今天主要有兩個議題，一個是關于特斯拉Model 3的“Communication Architecture”（網絡拓撲圖），我們有了新的發現；一個是我們一直在‘鉆研’的Model 3的總線信號破解階段性成果的展現。此次也是‘拋磚引玉’，希望更多的人參與進來‘參透’特斯拉的‘設計密碼’。

一、Model 3 Communication Architecture的新發現

...這個新的發現其實是相比之前整理的網絡拓撲圖的補充——抱歉這個‘Communication Architecture’暫時不方便放在文章中，如果有興趣的可以根據文末的提示進行溝通——我們先附上根據原理圖整理而來的拓撲圖。

圖1 特斯拉Model 3網絡拓撲圖_20191215

補充了哪些內容呢？

1、幾大核心控制器的‘Enclosure’（封裝）內部原理

包括BCM Left/Right、Autopilot+MCU（Media）、HVC（High Voltage Controller）、EPS等，最典型的莫過于連接超聲波雷達的BCM Right了——強行‘Single Enclosure’——根據這些原理、可以很清晰地了解到特斯拉的設計思路；

2、明確了同一網段、同一控制器占用不同管腳的“事實”

這么說可能有人不理解，大家可以先看下面的示意圖：

圖2 特斯拉Model 3右車身控制器網絡連接示意圖

這種連接方式，如果只根據整車原理是看不出來差別的——因為它們是占用了不同的管腳但同時它們也是同一個網段。這點可以在第二章節中的報文記錄中得到佐證。特斯拉對這種設計‘樂此不疲’，本質是將線束釘點放到了ECU板端，出于線束分區的考慮；

3、定義了不同節點的喚醒行為并區分了‘Powered during vehicle sleep’

...這就是系統工程師應該做的、而且很方便在拓撲圖里面體現的內容。

特斯拉沒去扯什么網絡管理，就告訴你：這個節點的這個網段需要網絡喚醒、那個節點需要在整車休閑狀態下仍然供電，直擊問題本源；

4、標明了控制器的供應商

我這里做了簡單的匯總，

圖3 Tesla Model 3控制器供應商分布餅圖

據上圖的不完全統計，特斯拉自研的控制器占據了大半壁‘江山’！

...當初還只是自研核心的三電、中控以及AP，現在連車身控制器這種‘低門檻’的也不放過（當然還有其他比較重要的，像是Security Controller），簡直喪心病狂！

除非真有兩板斧（掌握核心技術），控制器供應商的日子不好過啊。

5、當然還有余下細枝末節的，比如終端節點的設計、選裝節點的設計等等。

二、Model 3總線信號破解

...其實Model S/Model X我們也有破解，只不過一個‘年代’久遠（兩年？）、一個Model 3才是當紅炸子‘車’呀，這是她應得的榮耀...

在開始之前，我們先來看下以前文章中的鋪墊：

Private CAN（即PARTY CAN），連接驅動模塊、AP，底盤的轉向、制動，推測承載車輛最基本、也是最主要的驅動、底盤控制等功能模塊信息交互——再多說一點，這一路在不拆車的情況很難接入； 

Vehicle CAN，連接三大車身控制器、高壓管理模塊以及VSC（Security Controller），推測主要實現傳統車身域功能（負載控制、空調、進入退出）以及高壓管理——這一路也是最容易accessible的，用不著拆車； 

Chassis CAN，相比來說這一路是最傳統的，連接了制動、轉向、氣囊等。

我們此次介紹的是Vehicle CAN的內容——以下數據整理均基于Model 3進口版LR RWD v10.2(2019.40.50.7）。

之前也沒有“介紹總線設計”這類的經驗，我想了下，從兩個方面展開吧。一個是總體情況說明、一個是典型工況數據展示，其他的如果有更專業的解讀或是需求，可以根據文末的提示進行溝通。

1、Model 3 Vehicle CAN總體情況說明

（1）ID分布從0x0C~0x7FF（未發送診斷請求）、總計280幀報文

圖4 Tesla Model 3 Vehicle CAN CANoe Trace窗口概覽

感覺報文幀數還是多（我沒太多的概念，搞網絡設計的可以來說一說），信號更是多如牛毛，稍后我們會看破解獲取的信號情況。

（2）該網段負載率最小38%、最大55%、平均能達49%！

圖5 Tesla Model 3 Vehicle CAN負載率狀態（冬季夜晚正常行駛工況）

（3）根據破解的信息可知，Model 3中大量使用了multiplexing類型，比如實時性要求不高的狀態量；各節點與DTC對應的‘當前’故障狀態——我個人推測后臺使用的是這個數據實時獲取車輛狀態而非診斷請求；以及結構化的節點報文幀結構，詳見下圖。其中alertMatrix即當前故障位、info則包含版本/生產等track信息、status及ECU節點的系統狀態信息。

圖6 Tesla Model 3 Vehicle CAN中EPB Left發送報文matrix示意圖

（4）破解程度為66.4%（186fr/280fr），另有某個需要‘深度benchmark特斯拉Model 3’客戶的信號需求的匹配度分析如下圖。總體來說可利用的信息比較豐富。

圖7 Tesla Model 3 Vehicle CAN總線破解某客戶需求匹配餅圖

注：

1.無此信號：沒找到相應信號，比如“12V電池SOC”；

2.無此信號但有相關信號：沒有唯一對應的信號，但是通過其他信號可以間接得到想要的信號，比如“BMS故障等級”沒有，但是有很多的alert（推測為與DTC對應的當前故障狀態），可以參考；

3.有此信號但難獲取：有信號定義，但不是從方便獲取的Vehicle CAN監聽，比如輪速信號；

4.有此信號且可提供更多：不僅有對應的信號，還可以提供更多的，比如“檔位”不僅有整車邏輯檔位，還可以提供換檔桿物理狀態；

5.有此信號且易獲取：有對應信號且就在Vehicle CAN上，比如絕大多數的信號。

2、典型工況

...相信真正搞系統/性能/測試的會設計更多、更專業的use case，去挖掘更多的信息，我們這里只提供典型的工況。其中已知的信號包括但不限于：

    *整車狀態（駕駛行為、駐車、踏板、里程...）

    *電機+逆變器（轉速、扭矩、溫度...）

    *電池（母線電壓、電流、SOC、放電能力、電芯狀態（電壓、溫度、一致性等）...）

    *高壓附件狀態（DCDC/OBC...）

    *空調總成HVAC+熱管理...

    *其他（比如車身舒適的BCM Left/Right/Front...）

（1）車輛靜置、中控屏操作

圖8 車輛靜置、操作中控屏數據記錄graphic

（2）車輛靜置、空調操作

圖9 車輛靜置、操作空調數據記錄graphic

（3）車輛正常行駛（包含調頭）

圖10 車輛正常行駛（包含調頭）數據記錄graphic

（4）慢充