車載以太網引來開發熱

        不久前，麥瑞半導體(Micrel)和美滿電子(Marvell)科技推出全球首款用于車載網路的標準以太網實體層器件(http://www.104case.com/article/137383.htm)。車載以太網的優勢是什么？為何兩家公司能夠率先開發出來？

　　問：車載以太網連接面臨著哪些挑戰?為什么汽車不能使用“傳統的”以太網幀?

　　答：在汽車行業中，以太網已經逐漸成為車載自動診斷系統 (OBD)的首選接口。自 2008 年起，多種車型開始采用以太網。以太網可提供高于傳統汽車總線的帶寬速度，從而將軟件下載時間從傳統方式下的數小時縮短到現在的幾分鐘。隨著標準化 IP 診斷接口使用范圍的擴大，以太網的使用范圍也將隨之擴大。正如 ISO 13400 標準所規定的，使用以太網作為物理層。

　　麥瑞(Micrel)公司自 2008 年發布市場上首款符合 AECQ-100 標準的以太網設備以來，已經推出了 9 款不同的設備，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

　　以太網在汽車行業的應用趨勢還被延續到了下一代信息娛樂和駕駛輔助系統 (ADAS) 上。這些最新的基于以太網的應用要求與目前部署的車載診斷系統明顯不同，體現在兩個方面：

　　1. 這些應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. 這些應用是實時的。

　　電磁干擾 (EMI)

　　鑒于以太網要在汽車行駛時能夠支持所有應用的運行，它必須完全符合汽車制造商的電磁干擾規范。使用屏蔽線纜可以減少車內的輻射，但卻不太受歡迎，因為它的生產成本較高且非常復雜。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的運行，并且還要符合汽車制造商的電磁干擾要求。現在，線纜的成本已經大大降低。在保持與所有其他標準以太網設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 日發行的《日經汽車技術》(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

　　以太網的實時性能得益于必要的服務質量 (QoS)，而服務質量是通過使用 IEEE 視頻音頻橋接 (AVB) 規范來保證的。視頻音頻橋接系統基于以下三個規范：

　　1) IEEE 802.1as 時間同步規范
　　2) IEEE 802.1Qat 流預留規范
　　3) IEEE 802.1Qav 視頻音頻橋接排隊和轉發規范

　　時間同步對于以太網中視頻和音頻流的質量是至關重要的。IEEE 802.1as 利用特定的精確時間協議 (PTP) 數據包提供網絡和普通系統時鐘源的同步。網絡中被認為是時間感知橋梁的節點將基于主時鐘源與相鄰節點交換的一系列 PTP 同步消息從網絡中提取時鐘。

　　IEEE 802.1Qat 流預留規范允許為使用流預留協議 (SRP) 的特定流量方案預留網絡帶寬和緩沖區資源。IEEE 802.1Qav 視頻音頻橋接排隊和轉發方式是通過將流量分流到等時(時間關鍵)和異步(非時間關鍵)數據包中，以及采用 IEEE 802.1p 中規定的優先級來實現的。隨后，出口端口緩存區被分隔為兩個或更多個隊列，每個隊列分配一個特定優先級。等時數據包的優先級最高，而異步數據包的優先級最低。基于信用量的流量整形器被用以掩蓋視頻數據中的“斷點”。