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汽車，曾經的四輪沙發(fā)，正朝著四輪手機發(fā)展。電動化、智能駕駛、車聯網/大數據、人機交互等技術推動著汽車行業(yè)迅猛發(fā)展。汽車以太網作為其中的一項基礎技術，也在飛速發(fā)展。2013年，BMW率先發(fā)布了應用BroadR-Reach（100BASE-T1）技術的汽車。隨后的3年之間，VW、JLR、AUDI、Porsche、GM、Tesla都相繼發(fā)布了應用100BASE-T1技術的汽車。BMW更是宣布將在2021年發(fā)布首輛應用千兆汽車以太網1000BASE-T1技術的汽車。 汽車以太網相關的技術標準包括：IEEE802.3bw（100BASE-T1）、IEEE802.3bp（1000BASE-T1）、IEEE802.3cg（10BASE-T1S：10Mbps Single Pair Ethernet）和 IEEE802.3ch（Multi-Gig Automotive Ethernet）等；其中IEEE802.3bw和IEEE802.3bp已經發(fā)布，IEEE802.3cg即將于2019年發(fā)布，IEEE802.3ch將于在2020年發(fā)布。 10月初，在英國倫敦舉辦的IEEE汽車以太網技術大會上，多家單位重點介紹了10M的汽車以太網技術。會議上，BMW提出了10M速度的汽車以太網技術，可滿足車內90%的通信應用需求。為了降低成本及能耗，汽車行業(yè)應重點開發(fā)此通信技術。因此，今天我們要與大家分享的就是10M的汽車以太網技術。 經初步整理，總結出如下特征： 1總線型拓撲（菊花鏈拓撲） 與百兆汽車以太網和快速以太網不同，10M汽車以太網采用了總線型的拓撲結構，如下圖所示，該拓撲支持總線長度25m，支線長度10cm。 2單對雙絞線通信 通信線纜與100BASE-T1/1000BASE-T1相同，采用一對非屏蔽雙絞線通信。 3PLCA通信機制 采用物理層沖突避免機制（PLCA：Physical Layer Collision Avoidance），可實現無報文仲裁沖突，所有節(jié)點有序發(fā)送報文。PLCA機制如下： ?每個節(jié)點/PHY都分配了一個報文發(fā)送時槽（Slot）； ?節(jié)點以輪循方式發(fā)送報文，類似LIN/FlexRay的調度表方式； ?每個發(fā)送周期前，主節(jié)點會發(fā)送Beacon信號，代表該發(fā)送周期的開始，此后相關節(jié)點會順序發(fā)送報文； ?每個周期，任一節(jié)點只能發(fā)送一幀報文； ?如某時槽內，該節(jié)點不發(fā)送報文，則下一節(jié)點可使用該時槽發(fā)送報文； ?半雙工通信； 4確定性、低延時 由于采用PLCA發(fā)送機制，報文的發(fā)送延時是確定的，最大延時為（節(jié)點數量-1）x 最大幀長度。如：一幀報文1500字節(jié)，10M速度發(fā)送，需大約1.2ms，假設總線上有6個ECU，則報文的最大延時為(6-1)*1.2ms = 6ms。如報文長度變短，則延時相應變小。 5全帶寬利用 采用PLCA機制，帶寬利用率可接近100%。 6低成本 與交換機式網絡相比，10BASE-T1S以太網中，PHY的數量減少，線束減少，Gateway的ECU連接器變小，因此可降低硬件成本。 7部署靈活 由于采用菊花鏈拓撲，可將ECU直接串聯，部署到車上，ECU的部署及增減更加容易。 8MAC/PHY集成 將MAC和PHY的功能集成一個芯片內，與MCU之間通過其他方式通信，此方式可使用小型低成本MCU處理器，可進一步降低硬件成本。 9軟件協議棧的統一 軟件方面，可與100/1000M以太網使用同一套TCP/IP協議棧及QoS機制等，降低了使用不同總線類型帶來的軟件協議棧開發(fā)測試的復雜度。 10應用領域 10M汽車以太網的以上特性，可應用于動力系統、底盤系統、車身系統、音頻系統、超聲波雷達等大部分車輛功能系統。未來技術成熟后，有可能會替代現有的車輛CAN總線系統。 以上是本次分享的內容。關注我們，關注汽車以太網技術實時動態(tài)。后續(xù)我們將繼續(xù)與您分享汽車以太網技術的專題介紹。 |
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