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)路的標準以太網(wǎng)實體層器件(http://www.ex-cimer.com/article/137383.htm)。車載以太網(wǎng)的優(yōu)勢是什么？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，從而將軟件下載時間從傳統(tǒng)方式下的數(shù)小時縮短到現(xiàn)在的幾分鐘。隨著標準化 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?dāng)U大。正如 ISO 13400 標準所規(guī)定的，使用以太網(wǎng)作為物理層。

　　麥瑞(Micrel)公司自 2008 年發(fā)布市場上首款符合 AECQ-100 標準的以太網(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)在兩個方面：

　　1. 這些應(yīng)用需要在汽車行駛時運行，而且要滿足汽車制造商的 EMI(電磁干擾)要求。
　　2. 這些應(yīng)用是實時的。

　　電磁干擾 (EMI)

　　鑒于以太網(wǎng)要在汽車行駛時能夠支持所有應(yīng)用的運行，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，因為它的生產(chǎn)成本較高且非常復(fù)雜。因此，我們的最終目標就是使用非屏蔽線纜支持標準以太網(wǎng)的運行，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準以太網(wǎng)設(shè)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是錯誤的。

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

　　實時

　　以太網(wǎng)的實時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)基于以下三個規(guī)范：

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

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

　　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 視頻音頻橋接排隊和轉(zhuǎn)發(fā)方式是通過將流量分流到等時(時間關(guān)鍵)和異步(非時間關(guān)鍵)數(shù)據(jù)包中，以及采用 IEEE 802.1p 中規(guī)定的優(yōu)先級來實現(xiàn)的。隨后，出口端口緩存區(qū)被分隔為兩個或更多個隊列，每個隊列分配一個特定優(yōu)先級。等時數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級最高，而異步數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中的“斷點”。