10M汽车以太网竟然是总线型的!

时间:2024-04-06 07:05:00

汽车以太网相关的技术标准包括:IEEE802.3bw(100BASE-T1)、IEEE802.3bp(1000BASE-T1)、IEEE802.3cg(10BASE-T1S:10Mbps Single Pair Ethernet)和 IEEE802.3ch(Multi-Gig Automotive Ethernet)等。

2018年10月初,在英国伦敦举办的IEEE汽车以太网技术大会上,多家单位重点介绍了10M的汽车以太网技术。会议上,BMW提出了10M速度的汽车以太网技术,可满足车内90%的通信应用需求。为了降低成本及能耗,汽车行业应重点开发此通信技术。因此,今天我们要与大家分享的就是10M的汽车以太网技术。

经初步整理,总结出如下特征:

1、总线型拓扑(菊花链拓扑)

与百兆汽车以太网和快速以太网不同,10M汽车以太网采用了总线型的拓扑结构,如下图所示,该拓扑支持总线长度25m,支线长度10cm。

 

10M汽车以太网竟然是总线型的!

 

2、单对双绞线通信

通信线缆与100BASE-T1/1000BASE-T1相同,采用一对非屏蔽双绞线通信。

 

3、PLCA通信机制

采用物理层冲突避免机制(PLCA:Physical Layer Collision Avoidance),可实现无报文仲裁冲突,所有节点有序发送报文。PLCA机制如下:

❏每个节点/PHY都分配了一个报文发送时槽(Slot);

❏节点以轮循方式发送报文,类似LIN/FlexRay的调度表方式;

❏每个发送周期前,主节点会发送Beacon信号,代表该发送周期的开始,此后相关节点会顺序发送报文;

❏每个周期,任一节点只能发送一帧报文;

❏如某时槽内,该节点不发送报文,则下一节点可使用该时槽发送报文;

❏半双工通信。

 

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4、确定性、低延时

由于采用PLCA发送机制,报文的发送延时是确定的,最大延时为(节点数量-1)x 最大帧长度。如:一帧报文1500字节,10M速度发送,需大约1.2ms,假设总线上有6个ECU,则报文的最大延时为(6-1)*1.2ms = 6ms。如报文长度变短,则延时相应变小。

 

5、全带宽利用

采用PLCA机制,带宽利用率可接近100%。

 

6、低成本

与交换机式网络相比,10BASE-T1S以太网中,PHY的数量减少,线束减少,Gateway的ECU连接器变小,因此可降低硬件成本。

 

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7、部署灵活

由于采用菊花链拓扑,可将ECU直接串联,部署到车上,ECU的部署及增减更加容易。

 

 

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8、MAC/PHY集成

将MAC和PHY的功能集成一个芯片内,与MCU之间通过其他方式通信,此方式可使用小型低成本MCU处理器,可进一步降低硬件成本。

 

 

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9、软件协议栈的统一

软件方面,可与100/1000M以太网使用同一套TCP/IP协议栈及QoS机制等,降低了使用不同总线类型带来的软件协议栈开发测试的复杂度。

 

10、应用领域

10M汽车以太网的以上特性,可应用于动力系统、底盘系统、车身系统、音频系统、超声波雷达等大部分车辆功能系统。未来技术成熟后,有可能会替代现有的车辆CAN总线系统。

 

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