汽車(chē)智能化、網(wǎng)聯(lián)化，甚至自動(dòng)駕駛大浪已經(jīng)來(lái)臨；浪潮帶來(lái)的是ADAS技術(shù)的不斷革新、高品質(zhì)車(chē)載娛樂(lè)影音的影音推進(jìn)、以及OTA遠(yuǎn)程升級(jí)、V2X、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等一系列技術(shù)的發(fā)展；這推進(jìn)了車(chē)載網(wǎng)絡(luò)容量需求的爆發(fā)式發(fā)展，顯然這已經(jīng)超出了CAN或FlexRay等傳統(tǒng)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的歷史使命。這也正是以太網(wǎng)與汽車(chē)深度擁抱集成的契機(jī)。

車(chē)載以太網(wǎng)簡(jiǎn)介

目前，車(chē)載以太網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是基于單對(duì)雙絞線以太網(wǎng)的BroadR-Reach（BRR）或OABR（OpenAlliance BroadR-Reach）技術(shù)，IEEE已經(jīng)完成對(duì)100Mbit/s（100Base-T1）車(chē)載以太網(wǎng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，正在對(duì)1Gbit/s傳輸速度的車(chē)載以太網(wǎng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

車(chē)載以太網(wǎng)使用單對(duì)非屏蔽電纜以及更小型緊湊的連接器，使用非屏蔽雙絞線時(shí)可支持15m的傳輸距離(對(duì)于屏蔽雙絞線可支持40m)，這種優(yōu)化處理使車(chē)載以太網(wǎng)可滿足車(chē)載EMC要求。100M車(chē)載以太網(wǎng)的PHY采用了1G以太網(wǎng)的技術(shù)，可通過(guò)使用回聲抵消在單線對(duì)上實(shí)現(xiàn)雙向通信。

車(chē)載以太網(wǎng)（100Base-T1）的物理層與標(biāo)準(zhǔn)的100BASE-TX的物理層主要區(qū)別有：

• 與100BASE-TX所使用的擾頻器相比，車(chē)載以太網(wǎng)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）采用了高度優(yōu)化的擾頻器，可以更好地分離信號(hào)，比100BASE-TX系的頻譜效率更高；

• 車(chē)載以太網(wǎng)的信號(hào)帶寬為66.7MHz，只有100BASE-TX系統(tǒng)的一半。較低的信號(hào)帶寬可以改善回波損耗，減少串?dāng)_，并確保車(chē)載以太網(wǎng)可滿足汽車(chē)電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)要求；

車(chē)載以太網(wǎng)的MAC層采用IEEE 802.3的接口標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)需做任何適配即可無(wú)縫支持廣泛使用的高層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（如TCP/IP）。

隨著越來(lái)越多的傳感器、控制器以及接口對(duì)帶寬的要求越來(lái)越高，車(chē)內(nèi)不同的計(jì)算單元和不同的域之間彼此通信的需求越來(lái)越強(qiáng)，車(chē)載電子也變得日益復(fù)雜，這直接導(dǎo)致了對(duì)車(chē)內(nèi)連線使用上的增長(zhǎng)。

如今，車(chē)內(nèi)線束在重量上是繼底盤(pán)和引擎之外占第三位的部分，這就決定了，降低線束重量的技術(shù)將會(huì)直接改善燃油使用的經(jīng)濟(jì)性。而車(chē)載以太網(wǎng)承載在單線對(duì)非屏蔽雙絞線的傳輸介質(zhì)上，使用更小巧緊湊的連接器，可減少高達(dá)80%的車(chē)內(nèi)連接成本和高達(dá)30%的車(chē)內(nèi)布線重量。

隨著車(chē)載以太網(wǎng)發(fā)展，車(chē)載以太網(wǎng)領(lǐng)域里最為重要的OPEN聯(lián)盟成員已增長(zhǎng)到300個(gè)，包括汽車(chē)領(lǐng)域里眾多的汽車(chē)廠商、一級(jí)供應(yīng)商、芯片商、技術(shù)公司以及研究機(jī)構(gòu)等。中國(guó)車(chē)企和供應(yīng)商也在積極關(guān)注并逐漸采用OPEN聯(lián)盟的技術(shù)，在OPEN聯(lián)盟中已有一汽集團(tuán)、北汽、長(zhǎng)城、泛亞、華晨、恒潤(rùn)、航盛以及中國(guó)信息通信研究院等十幾家中國(guó)成員。全世界采用OABR技術(shù)的主流汽車(chē)制造商的數(shù)量正在增長(zhǎng)，已有多個(gè)車(chē)型上采用了車(chē)載以太網(wǎng)，包括寶馬公司的X3、X4、X5、X6、i3、i8、6系以及7系、捷豹的XJ和XF、以及大眾的帕薩特等。

作為汽車(chē)電子領(lǐng)域舉足輕重的半導(dǎo)體NXP，為車(chē)載以太網(wǎng)應(yīng)用提供了Switch、PHY一系列解決方案。

圖1 NXP 100Base-T1 PHY芯片

TJA1100：符合OABR的單端汽車(chē)以太網(wǎng)PHY收發(fā)器

TJA1100符合開(kāi)放聯(lián)盟Broad-R Reach標(biāo)準(zhǔn)。單端口以太網(wǎng)PHY收發(fā)器的設(shè)計(jì)完全符合汽車(chē)應(yīng)用的需求。它支持100 Mbit/s的傳輸，接收能力達(dá)非屏蔽雙絞線(UTP)15米以上。TJA1100可實(shí)現(xiàn)最低的系統(tǒng)成本，并滿足新一代電子控制單元(ECU)和高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)的傳感器對(duì)面積和散熱方面的嚴(yán)格限制。TJA1100符合AEC-Q100 1級(jí)，設(shè)計(jì)初衷是最小的封裝尺寸、最少的外部組件開(kāi)銷(xiāo)和低功耗。

TJA1100主要特點(diǎn)：

• 單電源3.3V供電

• 支持MII、RMII接口

• 錯(cuò)誤診斷

• 低功耗

• 6*6mm小封裝

• 汽車(chē)級(jí)認(rèn)證

TJA1102/TJA1102S：符合IEEE 100BASE-T1標(biāo)準(zhǔn)的雙路以太網(wǎng)PHY收發(fā)器

TJA1102 (TJA1102S)是符合IEEE 100BASE-T1 標(biāo)準(zhǔn)高度集成的雙(分別為單個(gè))端口以太網(wǎng)PHY收發(fā)器。

TJA1102/TJA1102S主要特點(diǎn)：

• 雙路100Base-T1車(chē)載以太網(wǎng)收發(fā)器

• 單電源3.3V供電，內(nèi)部集成1.8V LDO或外部提供可選

• 支持MII、RMII接口

• 錯(cuò)誤診斷

• 低功耗

• 8*8mm小封裝

• 汽車(chē)級(jí)認(rèn)證

圖2 NXP以太網(wǎng)switch芯片

SJA1105EL/SJA1105PEL/QEL/REL/SEL：5端口AVB汽車(chē)以太網(wǎng)交換機(jī)

SJA1105EL以太網(wǎng)交換機(jī)提供靈活的解決方案，可實(shí)現(xiàn)模塊化和成本優(yōu)化的ECU，能夠支持任何車(chē)載連接要求。通過(guò)利用5 Gbps交換吞吐量，每個(gè)SJA1105EL端口可以采用10、100和1000 Mbps之間的數(shù)據(jù)傳輸速率獨(dú)立運(yùn)行。所有端口上的標(biāo)準(zhǔn)接口可輕松連接任何類(lèi)型的以太網(wǎng)PHY。例如恩智浦的TJA1100、光收發(fā)器或用于診斷應(yīng)用和工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)的通用10/100/1000BASE-TX PHY。SJA1105EL完全支持音/視頻橋接等關(guān)鍵汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)，并提供先進(jìn)的汽車(chē)診斷。

SJA1105PEL/QEL/REL/SEL汽車(chē)千兆以太網(wǎng)交換機(jī)系列擴(kuò)展了SJA1105EL/TEL交換機(jī)的功能，改進(jìn)了安全特性，擴(kuò)展了接口選項(xiàng)。

• 新的幀列表特性將交換機(jī)數(shù)據(jù)處理限制在已知源內(nèi)，可防止轉(zhuǎn)發(fā)錯(cuò)誤或惡意數(shù)據(jù)。

• 更新后的接口提供了IO擴(kuò)展電壓選項(xiàng)和新的SGMII接口。

• 該交換機(jī)符合IEEE AVB。QEL和SEL版本支持?jǐn)U展的TSN特性。

• 恩智浦原裝AUTOSAR驅(qū)動(dòng)程序和AVB SW堆棧適用于本系列。

SJA1105主要特點(diǎn)：

• 12*12mm小封裝

• 集成5個(gè)(G)MACs，每個(gè)端口可獨(dú)立靈活配置

• 支持MII、RMII、RGMII接口

• 通過(guò)SPI管理配置

• 支持4096 VLAN以及1024廣播MAC地址

• 支持AVB AS、Qav、Qat

• 支持IEEE 1588

圖3 以太網(wǎng)switch、PHY典型應(yīng)用

ZLG有豐富開(kāi)發(fā)配套資料及demo開(kāi)發(fā)板（集成switch、PHY），以及方便調(diào)試的轉(zhuǎn)接工具（車(chē)載2線以太網(wǎng)轉(zhuǎn)4線工業(yè)以太網(wǎng)水晶頭）。

圖4 以太網(wǎng)開(kāi)發(fā)板

圖5 以太網(wǎng)調(diào)試轉(zhuǎn)接板

車(chē)載以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)以及應(yīng)用趨勢(shì)，能填補(bǔ)新形勢(shì)下的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)需求空白，讓我們一起期待這一時(shí)代的到來(lái)。