10BASE-T1S推動(dòng)車載網(wǎng)絡(luò)的革命

如今，車輛的復(fù)雜性正迅速增加，通過(guò)部署大量的傳感器、處理器和執(zhí)行器來(lái)提升功能、安全性和效率。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的需求也與日俱增，需要更高的帶寬和更低的延遲通信來(lái)確保功能和安全。

多年來(lái)，市場(chǎng)上已經(jīng)制定了幾種主要（或?qū)ｉT）用于車載網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議

圖 1：許多用于車載網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議已被制定出來(lái)

雖然每種協(xié)議都有獨(dú)特的屬性，但由于架構(gòu)的不斷變化和車載網(wǎng)絡(luò) (IVN) 內(nèi)傳輸?shù)拇罅繑?shù)據(jù)，這些協(xié)議仍然難以滿足當(dāng)今汽車的需求。因此，汽車制造商正在尋找新的方案來(lái)提供必要的性能和帶寬。

汽車以太網(wǎng)

以太網(wǎng)曾是一種顯而易見的選擇，因?yàn)樗谟?jì)算領(lǐng)域被廣泛采用，帶寬相對(duì)較高，成本合理。然而，它應(yīng)用于汽車有一個(gè)顯著的缺點(diǎn)，就是無(wú)法以時(shí)間敏感模式或確定性模式運(yùn)行。這是由于以太網(wǎng)運(yùn)行所固有的載波偵聽多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè) (CSMA/CD) 協(xié)議導(dǎo)致的。

為了使汽車行業(yè)能夠利用以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)制定出一種新的協(xié)議。這種汽車專用協(xié)議版本被稱為10BASE-T1S，它用物理層沖突避免 (PLCA) 取代了 CSMA/CD，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于線控驅(qū)動(dòng)和先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 至關(guān)重要的確定性運(yùn)行。

由于具備高帶寬和低延遲的特性，汽車以太網(wǎng)越來(lái)越廣泛地用于車載信息娛樂系統(tǒng)和 ADAS 系統(tǒng)。以太網(wǎng)對(duì)于實(shí)現(xiàn)諸如車輛到車輛 (V2V) 和車輛到基礎(chǔ)設(shè)施 (V2I) 通信等連接功能發(fā)揮重要作用，這對(duì)提升安全管理至關(guān)重要。

隨著車輛越來(lái)越依賴數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，對(duì)更高帶寬的需求也將不斷增長(zhǎng)，以支持自動(dòng)駕駛、高清/4K 視頻流和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用等先進(jìn)功能。以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)必須提供更快的數(shù)據(jù)傳輸速率。未來(lái)的汽車以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)具備超低延遲，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的快速?zèng)Q策和響應(yīng)。

車輛架構(gòu)和成像方案

對(duì)于汽車制造商來(lái)說(shuō)，車輛內(nèi)不同子系統(tǒng)的組織和互連是需要考慮的重要因素。通常，子系統(tǒng)按功能（例如，傳動(dòng)系統(tǒng)、底盤、舒適度）進(jìn)行組織，而與它們?cè)谄囍械奈恢脽o(wú)關(guān)。這會(huì)導(dǎo)致布線數(shù)量增多，從而增加車輛的成本和重量。

近來(lái)，首選方法是根據(jù)子系統(tǒng)在汽車中的位置將其“分區(qū)”。這導(dǎo)致了非相似功能的聚集，通常根據(jù)車內(nèi)位置命名，例如“右前”、“左后”或類似的名稱。分區(qū)架構(gòu)兼具擴(kuò)展性和靈活性，能夠相對(duì)輕松地執(zhí)行刪除、添加或升級(jí)子系統(tǒng)等更改。它還允許部署冗余和容錯(cuò)元件，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵系統(tǒng)所需的功能安全級(jí)別至關(guān)重要。

雖然分區(qū)架構(gòu)的設(shè)計(jì)減少了對(duì)布線的需求，但也顯著增加了車載網(wǎng)絡(luò)骨干傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，需要更高的帶寬、性能和低延遲。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)緊急制動(dòng) (AEB) 等 ADAS 功能，傳感器和控制電子器件遍布整個(gè)汽車，安全可靠的系統(tǒng)運(yùn)行依賴于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò) (TSN)，以消除任何延遲差異。即使是依賴多個(gè)麥克風(fēng)的車艙內(nèi)降噪等系統(tǒng)，也需要時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)才能正確運(yùn)行。

毫無(wú)疑問(wèn)，確定性 (10BASE-T1S) 以太網(wǎng)將在未來(lái)車輛中發(fā)揮重要作用，特別是在分區(qū)架構(gòu)的骨干網(wǎng)絡(luò)方面。MOST 和 FlexRay 等協(xié)議不太可能在新設(shè)計(jì)中使用，但預(yù)計(jì) LIN 和 CAN 將繼續(xù)發(fā)揮作用，特別是在各個(gè)“分區(qū)”內(nèi)。

此外，還將繼續(xù)進(jìn)一步制定其他協(xié)議，包括 MIPI 聯(lián)盟的攝像頭串行接口2 (CSI-2) 和顯示器串行接口 (DSI-2)，這些協(xié)議對(duì)于當(dāng)今汽車中 ADAS 和信息娛樂系統(tǒng)連接高分辨率攝像頭、傳感器和顯示器至關(guān)重要。另外，MIPI 聯(lián)盟和汽車 SerDes 聯(lián)盟 (ASA) 正在開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化 SerDes 方案。作為此次合作的一部分，我們還在研究提高 MIPI 協(xié)議的安全性，并實(shí)現(xiàn)攝像頭的非對(duì)稱以太網(wǎng)，其中涉及以高帶寬進(jìn)行發(fā)送、以較低帶寬進(jìn)行接收。但最重要的架構(gòu)變化是 CAN 將不再作為主要車輛通信骨干的默認(rèn)協(xié)議，而是由以太網(wǎng)承擔(dān)這一角色。

安森美與車載網(wǎng)絡(luò)

安森美深耕車載網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域30余年，擁有廣泛的產(chǎn)品組合，并提供值得信賴的客戶支持和應(yīng)用支持。我們的產(chǎn)品組合涵蓋現(xiàn)有所有主流的車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，例如 LIN、CAN 和 FlexRay，同時(shí)我們繼續(xù)提供不斷增強(qiáng)的 IP 以更好地滿足汽車行業(yè)的要求和需求。

隨著 10BASE-T1S 以太網(wǎng)對(duì)汽車行業(yè)的重要性不斷增加，我們會(huì)將大部分開發(fā)資源集中于此。繼最近發(fā)布的方案之后，我們正在開發(fā)具有更高性能的第二代產(chǎn)品，以幫助行業(yè)持續(xù)推動(dòng)分區(qū)架構(gòu)和自動(dòng)駕駛技術(shù)。