汽車以太網(wǎng)標準的重要性

　　由原始設備制造商(OEM)及一流車企采用和改造以太網(wǎng)的工作在若干年前就已經(jīng)開始了。電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)802.3標準針對汽車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的更多要求和功能納入其中，包括呈現(xiàn)爆炸式增長的車載信息娛樂系統(tǒng)、高級駕駛員輔助系統(tǒng)、車載診斷系統(tǒng)以及汽車-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，它們也稱為媒體依賴型接口(MDI)。汽車獨有PHY規(guī)范的一個關鍵因素是MDI信令，它既可以解決電磁干擾(EMI)/電磁兼容性(EMC)問題，也支持在網(wǎng)絡中使用非屏蔽的單雙絞線電纜。這減少了接線的重量和成本，這對于汽車是重要的因素。

　　減輕重量和降低成本并非聯(lián)網(wǎng)汽車的唯一優(yōu)勢。以太網(wǎng)有助于形成交換網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)其他共享總線拓撲結(jié)構(gòu)(控制器局域網(wǎng)，本地互聯(lián)網(wǎng)絡，F(xiàn)lexRay和面向媒體的系統(tǒng)傳輸)所不具備的更高帶寬和更高數(shù)據(jù)速率。

　　在車載通信系統(tǒng)中采用交換網(wǎng)絡的方法，將帶來許多以前共享總線拓撲所具有的相同的局限，例如可靠性、EMI/EMC、電氣接口規(guī)范的合規(guī)性與功能符合性。上述最后兩個項目會影響與其他接入網(wǎng)絡的設備的互操作性。網(wǎng)絡連接車載傳感器的數(shù)量越來越多，這些傳感器可能來自不同的供應商，每個傳感器可能使用不同的PHY(見圖1)。

　　圖 1：分布式車載傳感器網(wǎng)絡

　　在早期，幾位汽車業(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(xiàn)已有300多位成員，包括OEM、供應商和技術(shù)提供商。OA不僅指導了開發(fā)面向汽車的以太網(wǎng)標準的修訂，而且還制定了面向PHY的合規(guī)性測試規(guī)范，用于確保來自各供應商的不同元件的閾值功能和性能，從而實現(xiàn)汽車業(yè)所需的必要系統(tǒng)集成可靠性和簡便性。

　　OA制定的PHY合規(guī)性測試規(guī)范包含三個主要方面：EMC/EMI性能、功能和IEEE標準電氣合規(guī)性及不同廠商的PHY之間的互操作性。具體的測試規(guī)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(tǒng)稱為100BASE-T1 PHY互操作性與合規(guī)性測試，這些測試規(guī)范由OA技術(shù)委員會1(TC1)制定。它們共同構(gòu)成了技術(shù)供應商必須通過的主要合規(guī)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委任三家獨立實驗室為行業(yè)提供測試服務，每一家負責PHY合規(guī)性測試規(guī)范的一個主要方面。作為OA的成員，TI參與了測試。例如，TI的DP83TC811R-Q1和DP83TC811S-Q1均成功通過三家實驗室執(zhí)行的各個合規(guī)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(tǒng)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間鏈接多個LP的能力，例如：

• 　　 在硬或軟重置DUT或LP后。

• 　　 在進入睡眠后和喚醒后。

• 　　 溫度。

• 　　 電纜長度。

• 　　 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，無效數(shù)據(jù)包大小)。

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

• 　　 如信號質(zhì)量指示和線纜診斷等功能集(近端/遠端，短/開放)。

　　成功通過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)絡的完全合格的美國汽車電子委員會(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(guī)范(IBIS)模型及軟件驅(qū)動程序的支持。