汽車(chē)以太網(wǎng)標準的重要性

　　由原始設備制造商(OEM)及一流車(chē)企采用和改造以太網(wǎng)的工作在若干年前就已經(jīng)開(kāi)始了。電氣電子工程師協(xié)會(huì )(IEEE)802.3標準針對汽車(chē)應用作出的修訂包括IEEE 802.3bw(100BASE-T1，100Mbps，銅纜)及IEEE 802.3bp(1000BASE-T1，1Gbps，銅纜)。

　　由于這些修訂將針對汽車(chē)的更多要求和功能納入其中，包括呈現爆炸式增長(cháng)的車(chē)載信息娛樂(lè )系統、高級駕駛員輔助系統、車(chē)載診斷系統以及汽車(chē)-外界互聯(lián)技術(shù)(5G，V2X)，因此具有非常重要的意義。

　　修訂主要解決了物理層(PHY)的需要。涉及到的PHY接口包括電氣接口和網(wǎng)絡(luò )，它們也稱(chēng)為媒體依賴(lài)型接口(MDI)。汽車(chē)獨有PHY規范的一個(gè)關(guān)鍵因素是MDI信令，它既可以解決電磁干擾(EMI)/電磁兼容性(EMC)問(wèn)題，也支持在網(wǎng)絡(luò )中使用非屏蔽的單雙絞線(xiàn)電纜。這減少了接線(xiàn)的重量和成本，這對于汽車(chē)是重要的因素。

　　減輕重量和降低成本并非聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)的唯一優(yōu)勢。以太網(wǎng)有助于形成交換網(wǎng)絡(luò )，從而實(shí)現其他共享總線(xiàn)拓撲結構(控制器局域網(wǎng)，本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )，FlexRay和面向媒體的系統傳輸)所不具備的更高帶寬和更高數據速率。

　　在車(chē)載通信系統中采用交換網(wǎng)絡(luò )的方法，將帶來(lái)許多以前共享總線(xiàn)拓撲所具有的相同的局限，例如可靠性、EMI/EMC、電氣接口規范的合規性與功能符合性。上述最后兩個(gè)項目會(huì )影響與其他接入網(wǎng)絡(luò )的設備的互操作性。網(wǎng)絡(luò )連接車(chē)載傳感器的數量越來(lái)越多，這些傳感器可能來(lái)自不同的供應商，每個(gè)傳感器可能使用不同的PHY(見(jiàn)圖1)。

　　圖 1：分布式車(chē)載傳感器網(wǎng)絡(luò )

　　在早期，幾位汽車(chē)業(yè)人士意識到需要建立正式合作才能解決EMC/EMI和互操作性問(wèn)題。單對以太網(wǎng)(OPEN)聯(lián)盟(OA)特別興趣小組(SIG)成立于2011年，現已有300多位成員，包括OEM、供應商和技術(shù)提供商。OA不僅指導了開(kāi)發(fā)面向汽車(chē)的以太網(wǎng)標準的修訂，而且還制定了面向PHY的合規性測試規范，用于確保來(lái)自各供應商的不同元件的閾值功能和性能，從而實(shí)現汽車(chē)業(yè)所需的必要系統集成可靠性和簡(jiǎn)便性。

　　OA制定的PHY合規性測試規范包含三個(gè)主要方面：EMC/EMI性能、功能和IEEE標準電氣合規性及不同廠(chǎng)商的PHY之間的互操作性。具體的測試規范有：

　　? 100BASE-T1 EMC Test Specification for Transceivers.

　　? BroadR-Reach Physical Media Attachment Test Suite

　　? BroadR-Reach PHY Control Test Suite

　　? BroadR-Reach Physical Coding Sublayer Test Suite.

　　? 100BASE-T1 Interoperability Test Suite.

　　上述統稱(chēng)為100BASE-T1 PHY互操作性與合規性測試，這些測試規范由OA技術(shù)委員會(huì )1(TC1)制定。它們共同構成了技術(shù)供應商必須通過(guò)的主要合規性測試，展示了標準要求的閾值功能和性能。它們還給予OEM和供應商比較PHY的工具。

　　TC1委任三家獨立實(shí)驗室為行業(yè)提供測試服務(wù)，每一家負責PHY合規性測試規范的一個(gè)主要方面。作為OA的成員，TI參與了測試。例如，TI的DP83TC811R-Q1和DP83TC811S-Q1均成功通過(guò)三家實(shí)驗室執行的各個(gè)合規性測試，其中包括互操作性?；ゲ僮餍詼y試評估在各種操作情境下，被測設備(DUT)與其他鏈接合作伙伴(LP)設備的兼容性，其中DUT可能在系統中充當主設備或從設備。

　　被測試的功能包括：

• 　　 在各種條件下以最短所需時(shí)間鏈接多個(gè)LP的能力，例如：

• 　　 在硬或軟重置DUT或LP后。

• 　　 在進(jìn)入睡眠后和喚醒后。

• 　　 溫度。

• 　　 電纜長(cháng)度。

• 　　 注入噪聲。

• 　　 極化。

• 　　 一旦建立鏈接后保持鏈接。

• 　　 由幀損失指標確定鏈接完好性(循環(huán)冗余校驗[CRC]誤差，無(wú)效數據包大小)。

• 　　 可靠指示有效鏈接配置的鏈接狀態(tài)，從而確保不會(huì )觸發(fā)無(wú)效配置的錯誤鏈接指示。

• 　　 如信號質(zhì)量指示和線(xiàn)纜診斷等功能集(近端/遠端，短/開(kāi)放)。

　　成功通過(guò)獨立的互操作性測試以及EMI/EMC與PHY功能測試，證明DP83TC811R-Q1和DP83TC811S-Q1是用于100BASE-T1(IEEE 802.3bw，BroadR-Reach)網(wǎng)絡(luò )的完全合格的美國汽車(chē)電子委員會(huì )(AEC)Q-100 PHY。這些設備完全受評估模塊、輸入/輸出緩沖器信息規范(IBIS)模型及軟件驅動(dòng)程序的支持。