为了满足人们对汽车安全、娱乐和节能等方面的需求,汽车功能不断扩展,电子系统中的电控单元(ECU)、执行器和传感器不断增加,这对网络提出了新的挑战。常用的汽车总线有LIN、CAN和FlexRay等,各类总线因性能与成本的差异,应用于汽车电子系统的不同场合,使得现代汽车网络成为多总线共存的异构网络。网关是连接不同总线和子系统的核心部件,其设计与实现是一项重要的研究课题。通过分析当前国内外对车用网关的研究工作发现以下几点不足:其一,功能单一,接口固定;其二,对处理器性能要求较高,可验证性差;其三,缺少开发测试平台;其四,网关信号映射算法缺乏应用基础。本文针对以上不足,进行了如下研究工作:首先,提出了面向异构网络的帧封装算法。信号映射是网关的核心算法,帧封装算法是研究信号映射的前提和基础。本文以FlexRay-CAN异构网络为对象,对异构网络的帧封装算法进行研究,分析网关信号的实时性,提出了面向FlexRay-CAN网络的帧封装算法,并进行了性能评估,从而解决了消息集的构造问题,为信号映射算法研究奠定了应用基础。其次,设计并实现了基于FPGA/SOPC技术的LIN/CAN/Ethernet新一代车用网关。FPGA/SOPC技术具有软硬件配置灵活和硬件加速的特性,本文基于FPGA/SOPC技术,分别从软硬件层次设计了 LIN、CAN和Ethernet的接口组件,定制了处理器软核(microblaze),最终设计了一款接口配置灵活、功能强大和具有自主知识产权的新一代车用网关。最后,搭建了汽车总线开发测试平台。为了验证网关协议转换功能和分析其性能,本文以MC9S12XDP开发板、Nexys3开发板和PC机为硬件平台,搭建了 LIN、CAN和Ethernet网络,设计了数据采集器,开发了上层分析软件。经平台测试分析发现,本文设计的车用网关能够实现LIN、CAN和Ethernet网络的数据转发,并满足消息传输的实时性。