車(chē)載以太網(wǎng)引來(lái)開(kāi)發(fā)熱

        不久前，麥瑞半導體(Micrel)和美滿(mǎn)電子(Marvell)科技推出全球首款用于車(chē)載網(wǎng)路的標準以太網(wǎng)實(shí)體層器件(http://dyxdggzs.com/article/137383.htm)。車(chē)載以太網(wǎng)的優(yōu)勢是什么？為何兩家公司能夠率先開(kāi)發(fā)出來(lái)？

　　問(wèn)：車(chē)載以太網(wǎng)連接面臨著(zhù)哪些挑戰?為什么汽車(chē)不能使用“傳統的”以太網(wǎng)幀?

　　答：在汽車(chē)行業(yè)中，以太網(wǎng)已經(jīng)逐漸成為車(chē)載自動(dòng)診斷系統 (OBD)的首選接口。自 2008 年起，多種車(chē)型開(kāi)始采用以太網(wǎng)。以太網(wǎng)可提供高于傳統汽車(chē)總線(xiàn)的帶寬速度，從而將軟件下載時(shí)間從傳統方式下的數小時(shí)縮短到現在的幾分鐘。隨著(zhù)標準化 IP 診斷接口使用范圍的擴大，以太網(wǎng)的使用范圍也將隨之擴大。正如 ISO 13400 標準所規定的，使用以太網(wǎng)作為物理層。

　　麥瑞(Micrel)公司自 2008 年發(fā)布市場(chǎng)上首款符合 AECQ-100 標準的以太網(wǎng)設備以來(lái)，已經(jīng)推出了 9 款不同的設備，包括從單端口 PHY 和 MAC/PHY 控制器到多端口切換解決方案。

　　挑戰

　　以太網(wǎng)在汽車(chē)行業(yè)的應用趨勢還被延續到了下一代信息娛樂(lè )和駕駛輔助系統 (ADAS) 上。這些最新的基于以太網(wǎng)的應用要求與目前部署的車(chē)載診斷系統明顯不同，體現在兩個(gè)方面：

　　1. 這些應用需要在汽車(chē)行駛時(shí)運行，而且要滿(mǎn)足汽車(chē)制造商的 EMI(電磁干擾)要求。
　　2. 這些應用是實(shí)時(shí)的。

　　電磁干擾 (EMI)

　　鑒于以太網(wǎng)要在汽車(chē)行駛時(shí)能夠支持所有應用的運行，它必須完全符合汽車(chē)制造商的電磁干擾規范。使用屏蔽線(xiàn)纜可以減少車(chē)內的輻射，但卻不太受歡迎，因為它的生產(chǎn)成本較高且非常復雜。因此，我們的最終目標就是使用非屏蔽線(xiàn)纜支持標準以太網(wǎng)的運行，并且還要符合汽車(chē)制造商的電磁干擾要求?，F在，線(xiàn)纜的成本已經(jīng)大大降低。在保持與所有其他標準以太網(wǎng)設備的互操作性情況下，降低成本達 80%。然而，人們常常認為，在標準以太網(wǎng)中使用非屏蔽線(xiàn)纜并符合汽車(chē)制造商的電磁干擾要求是不可能的。這一看法在 2012 年 9 月 4 日發(fā)行的《日經(jīng)汽車(chē)技術(shù)》(Nikkei Automotive Tech Day) 以及麥瑞公司 (Micrel) 和美滿(mǎn)公司 (Marvell) 在 2012 年 9 月 12 日共同發(fā)布的新聞稿中被證實(shí)是錯誤的。

　　麥瑞公司和美滿(mǎn)公司成功地推出了運行方案，并且實(shí)現了互操作性。這些 PHY 是基于 IEEE 標準的，也基于 IEEE 802.3 標準。

　　實(shí)時(shí)

　　以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)性能得益于必要的服務(wù)質(zhì)量 (QoS)，而服務(wù)質(zhì)量是通過(guò)使用 IEEE 視頻音頻橋接 (AVB) 規范來(lái)保證的。視頻音頻橋接系統基于以下三個(gè)規范：

　　1) IEEE 802.1as 時(shí)間同步規范
　　2) IEEE 802.1Qat 流預留規范
　　3) IEEE 802.1Qav 視頻音頻橋接排隊和轉發(fā)規范

　　時(shí)間同步對于以太網(wǎng)中視頻和音頻流的質(zhì)量是至關(guān)重要的。IEEE 802.1as 利用特定的精確時(shí)間協(xié)議 (PTP) 數據包提供網(wǎng)絡(luò )和普通系統時(shí)鐘源的同步。網(wǎng)絡(luò )中被認為是時(shí)間感知橋梁的節點(diǎn)將基于主時(shí)鐘源與相鄰節點(diǎn)交換的一系列 PTP 同步消息從網(wǎng)絡(luò )中提取時(shí)鐘。

　　IEEE 802.1Qat 流預留規范允許為使用流預留協(xié)議 (SRP) 的特定流量方案預留網(wǎng)絡(luò )帶寬和緩沖區資源。IEEE 802.1Qav 視頻音頻橋接排隊和轉發(fā)方式是通過(guò)將流量分流到等時(shí)(時(shí)間關(guān)鍵)和異步(非時(shí)間關(guān)鍵)數據包中，以及采用 IEEE 802.1p 中規定的優(yōu)先級來(lái)實(shí)現的。隨后，出口端口緩存區被分隔為兩個(gè)或更多個(gè)隊列，每個(gè)隊列分配一個(gè)特定優(yōu)先級。等時(shí)數據包的優(yōu)先級最高，而異步數據包的優(yōu)先級最低?；谛庞昧康牧髁空纹鞅挥靡匝谏w視頻數據中的“斷點(diǎn)”。