車載以太網(wǎng)引來開發(fā)熱

        不久前，麥瑞半導(dǎo)體(Micrel)和美滿電子(Marvell)科技推出全球首款用于車載網(wǎng)路的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)實(shí)體層器件(http://www.ex-cimer.com/article/137383.htm)。車載以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)是什么？為何兩家公司能夠率先開發(fā)出來？

　　問：車載以太網(wǎng)連接面臨著哪些挑戰(zhàn)?為什么汽車不能使用“傳統(tǒng)的”以太網(wǎng)幀?

　　答：在汽車行業(yè)中，以太網(wǎng)已經(jīng)逐漸成為車載自動(dòng)診斷系統(tǒng) (OBD)的首選接口。自 2008 年起，多種車型開始采用以太網(wǎng)。以太網(wǎng)可提供高于傳統(tǒng)汽車總線的帶寬速度，從而將軟件下載時(shí)間從傳統(tǒng)方式下的數(shù)小時(shí)縮短到現(xiàn)在的幾分鐘。隨著標(biāo)準(zhǔn)化 IP 診斷接口使用范圍的擴(kuò)大，以太網(wǎng)的使用范圍也將隨之?dāng)U大。正如 ISO 13400 標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)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(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)設(shè)備以來，已經(jīng)推出了 9 款不同的設(shè)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(zhàn)

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

　　1. 這些應(yīng)用需要在汽車行駛時(shí)運(yùn)行，而且要滿足汽車制造商的 EMI(電磁干擾)要求。
　　2. 這些應(yīng)用是實(shí)時(shí)的。

　　電磁干擾 (EMI)

　　鑒于以太網(wǎng)要在汽車行駛時(shí)能夠支持所有應(yīng)用的運(yùn)行，它必須完全符合汽車制造商的電磁干擾規(guī)范。使用屏蔽線纜可以減少車內(nèi)的輻射，但卻不太受歡迎，因?yàn)樗纳a(chǎn)成本較高且非常復(fù)雜。因此，我們的最終目標(biāo)就是使用非屏蔽線纜支持標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的運(yùn)行，并且還要符合汽車制造商的電磁干擾要求?，F(xiàn)在，線纜的成本已經(jīng)大大降低。在保持與所有其他標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)設(shè)備的互操作性情況下，降低成本達(dá) 80%。然而，人們常常認(rèn)為，在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)中使用非屏蔽線纜并符合汽車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)汽車技術(shù)》(Nikkei Automotive Tech Day) 以及麥瑞公司 (Micrel) 和美滿公司 (Marvell) 在 2012 年 9 月 12 日共同發(fā)布的新聞稿中被證實(shí)是錯(cuò)誤的。

　　麥瑞公司和美滿公司成功地推出了運(yùn)行方案，并且實(shí)現(xiàn)了互操作性。這些 PHY 是基于 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的，也基于 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)。

　　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)量是通過使用 IEEE 視頻音頻橋接 (AVB) 規(guī)范來保證的。視頻音頻橋接系統(tǒng)基于以下三個(gè)規(guī)范：

　　1) IEEE 802.1as 時(shí)間同步規(guī)范
　　2) IEEE 802.1Qat 流預(yù)留規(guī)范
　　3) IEEE 802.1Qav 視頻音頻橋接排隊(duì)和轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)范

　　時(shí)間同步對(duì)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(shù)據(jù)包提供網(wǎng)絡(luò)和普通系統(tǒng)時(shí)鐘源的同步。網(wǎng)絡(luò)中被認(rèn)為是時(shí)間感知橋梁的節(jié)點(diǎn)將基于主時(shí)鐘源與相鄰節(jié)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(yù)留規(guī)范允許為使用流預(yù)留協(xié)議 (SRP) 的特定流量方案預(yù)留網(wǎng)絡(luò)帶寬和緩沖區(qū)資源。IEEE 802.1Qav 視頻音頻橋接排隊(duì)和轉(zhuǎn)發(fā)方式是通過將流量分流到等時(shí)(時(shí)間關(guān)鍵)和異步(非時(shí)間關(guān)鍵)數(shù)據(jù)包中，以及采用 IEEE 802.1p 中規(guī)定的優(yōu)先級(jí)來實(shí)現(xiàn)的。隨后，出口端口緩存區(qū)被分隔為兩個(gè)或更多個(gè)隊(duì)列，每個(gè)隊(duì)列分配一個(gè)特定優(yōu)先級(jí)。等時(shí)數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)最高，而異步數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)最低?；谛庞昧康牧髁空纹鞅挥靡匝谏w視頻數(shù)據(jù)中的“斷點(diǎn)”。