導讀

近年來，關于10BASE-T1S與CAN XL誰能登頂未來總線“一哥”寶座的討論熱度持續(xù)攀升。今日，讓我們一同深入剖析10BASE-T1S總線技術，探尋它究竟是否具備成為未來汽車總線領軍者的潛力。

?什么是10BASE-T1S？

10BASE-T1S規(guī)范是IEEE 802.3cg標準的一部分，于2020年2月發(fā)布。802.3cg協(xié)議中介紹了10M速率下兩種規(guī)格的PHY：10BASE-T1L和10BASE-T1S，其中L代表Long，S代表short，二者在PHY的相關機制，媒介長度上有較大區(qū)別。與當前主流的100/1000/10GBASE-T1相比，10BASE-T1S具有完全不同的PCS子層和PMA子層機制，在PHY支持的情況下（PLCA機制），可以通過配置選擇全雙工或半雙工的工作模式，目前車載應用更多關注的是半雙工方式，車內的ECU可以采用總線型拓撲連接，降低成本的同時靈活部署ECU，10BASE-T1S提供汽車以太網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中缺失的一環(huán)，支持真正的以太網(wǎng)到邊緣連接，并滿足區(qū)域架構的需求。

（網(wǎng)圖，侵權聯(lián)系刪）
?PLCA替代傳統(tǒng)CSMA/CD技術

傳統(tǒng)以太網(wǎng)10Mbps采用CSMA/CD（帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問）技術，無中央仲裁器，多個設備連接到總線上，每個設備在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，都會檢測信道是否空閑，如果空閑發(fā)送，否則等待，在發(fā)送出消息后，則對沖突進行檢測，當發(fā)現(xiàn)沖突時，則取消發(fā)送，只支持全雙工模式，多節(jié)點接入時需增加交換機。

10BASE-T1S具有物理層PLCA防沖突機制，避免了以太網(wǎng)多點通信混合段中發(fā)生載波偵聽多路訪問與沖突檢測（CSMA/CD）問題，使其可以總線形式即一對多的通信機制，實現(xiàn)高帶寬利用率。在PLCA系統(tǒng)，每個物理層設備（PHY）都會被分配一個獨一無二的PHY ID，范圍從0到255， PHY ID為0的是PLCA協(xié)調器（節(jié)點0）。PLCA采用輪詢方案，每個輪次由PLCA協(xié)調器（節(jié)點0）發(fā)送一個信標(BEACON)來觸發(fā)。在PLCA方案中，每個參與者(包括協(xié)調器)按照PHY ID的順序，在信標之后都有一個發(fā)送機會。如果一個節(jié)點沒有待發(fā)送的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)中的下一個PHY設備將在超時時間后獲得機會，如果節(jié)點有待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，允許在其傳輸機會內開始傳輸幀。當最后一個節(jié)點被授予傳輸機會時（不管有無數(shù)據(jù)傳輸），協(xié)調器都開始下一個新的周期。

?全雙工半雙工模式

當總線上只有一對一兩個10M以太網(wǎng)節(jié)點時，10BASE-T1S可配置為全/半雙工模式，長度最長可達15m。（最小規(guī)范要求，實際上可增加）

當總線上超過2個節(jié)點時，可配置為半雙工模式，最多可連接8個節(jié)點，總線長度最長可達25m。（最小規(guī)范要求，實際上可增加）

?對比CAN XL

與CAN XL相比，10BASE-T1S在帶寬與成本間取得平衡。CAN XL雖支持最高20Mbps速率，但仲裁階段和ACK段仍需低波特率(≤1Mbps)運行，會導致長報文場景下負載率過高，增加延時的風險；而10BASE-T1S在同等速率下報文效率更高，短報文、快周期場景下負載率與延時均優(yōu)于CAN XL。（在payload≥405字節(jié)后，12和20Mbps的CAN XL凈比特率才大于10BASE-T1S）不過，CAN XL繼承CAN的優(yōu)先級仲裁機制，優(yōu)先級高的報文可優(yōu)先發(fā)送，在需要快速響應的場景中表現(xiàn)更優(yōu)，10BASE-T1S則需借助TSN技術達到高實時性，且CAN XL憑借SDT和AF字段的功能，支持以太網(wǎng)隧道傳輸，使得多總線融合成為可能。

?10BASE-T1S能否成為總線一哥？

當前處于汽車總線大融合時代，CAN總線憑借高可靠性和實時性，長期穩(wěn)坐汽車核心通信系統(tǒng)的“頭把交椅”，在動力、底盤等關鍵領域掌控著車輛的關鍵指令傳輸。LIN總線則以低成本、低速率的優(yōu)勢，在車身電子等對實時性要求稍低的場景中大顯身手，如車窗、雨刮等控制。而車載以太網(wǎng)憑借其高帶寬、低延遲的特性，成為智能座艙、輔助駕駛等數(shù)據(jù)量爆炸式增長領域的中流砥柱。未來，汽車總線是否會出現(xiàn)一家獨大的情況，主要還是依賴各個總線技術能否為車企OEM帶來效益上的飛躍和成本的降低，讓我們拭目以待。

?ZLG致遠電子十兆車載以太網(wǎng)轉換器VBNET-10U

致遠電子發(fā)布的10兆車載以太網(wǎng)轉換器，支持10BASE-T1S 和 100BASE-TX 以太網(wǎng)/USB的數(shù)據(jù)轉換，可模擬 10BASE-T1S 網(wǎng)絡節(jié)點， 直連 PC電腦便可使用 ZXDoc或Wireshark 進行網(wǎng)絡分析，實現(xiàn)SOME/IP、DoIP等應用層功能。