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科普知識
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FFC連接器

汽車以太網標準的重要性

發布日期:2022-04-28 點擊率:35

作者:德州儀器 Jim Catt

 

由原始設備制造商(OEM)及一流車企采用和改造以太網的工作在若干年前就已經開始了。電氣電子工程師協會(IEEE)802.3標準針對汽車應用作出的修訂包括IEEE 802.3bw(100base-T1,100Mbps,銅纜)及IEEE 802.3bp(1000base-T1,1Gbps,銅纜)。

由于這些修訂將針對汽車的更多要求和功能納入其中,包括呈現爆炸式增長的車載信息娛樂系統、高級駕駛員輔助系統、車載診斷系統以及汽車-外界互聯技術(5G,V2X),因此具有非常重要的意義。

修訂主要解決了物理層(PHY)的需要。涉及到的PHY接口包括電氣接口和網絡,它們也稱為媒體依賴型接口(MDI)。汽車獨有PHY規范的一個關鍵因素是MDI信令,它既可以解決電磁干擾(EMI)/電磁兼容性(EMC)問題,也支持在網絡中使用非屏蔽的單雙絞線電纜。這減少了接線的重量和成本,這對于汽車是重要的因素。

減輕重量和降低成本并非聯網汽車的唯一優勢。以太網有助于形成交換網絡,從而實現其他共享總線拓撲結構(控制器局域網,本地互聯網絡,FlexRay和面向媒體的系統傳輸)所不具備的更高帶寬和更高數據速率。

在車載通信系統中采用交換網絡的方法,將帶來許多以前共享總線拓撲所具有的相同的局限,例如可靠性、EMI/EMC、電氣接口規范的合規性與功能符合性。上述最后兩個項目會影響與其他接入網絡的設備的互操作性。網絡連接車載傳感器的數量越來越多,這些傳感器可能來自不同的供應商,每個傳感器可能使用不同的PHY(見圖1)。


在早期,幾位汽車業人士意識到需要建立正式合作才能解決EMC/EMI和互操作性問題。單對以太網(OPEN)聯盟(OA)特別興趣小組(SIG)成立于2011年,現已有300多位成員,包括OEM、供應商和技術提供商。OA不僅指導了開發面向汽車的以太網標準的修訂,而且還制定了面向PHY的合規性測試規范,用于確保來自各供應商的不同元件的閾值功能和性能,從而實現汽車業所需的必要系統集成可靠性和簡便性。

1:分布式車載傳感器網絡

OA制定的PHY合規性測試規范包含三個主要方面:EMC/EMI性能、功能和IEEE標準電氣合規性及不同廠商的PHY之間的互操作性。具體的測試規范有:

  • 100base-T1 EMC Test Specification for Transceivers.

  • BroadR-Reach Physical Media Attachment Test Suite

  • BroadR-Reach PHY Control Test Suite

  • BroadR-Reach Physical Coding Sublayer Test Suite.

  • 100base-T1 Interoperability Test Suite.

上述統稱為100base-T1 PHY互操作性與合規性測試,這些測試規范由OA技術委員會1(TC1)制定。它們共同構成了技術供應商必須通過的主要合規性測試,展示了標準要求的閾值功能和性能。它們還給予OEM和供應商比較PHY的工具。

TC1委任三家獨立實驗室為行業提供測試服務,每一家負責PHY合規性測試規范的一個主要方面。作為OA的成員,TI參與了測試。例如,TI的DP83TC811R-Q1和DP83TC811S-Q1均成功通過三家實驗室執行的各個合規性測試,其中包括互操作性。互操作性測試評估在各種操作情境下,被測設備(DUT)與其他鏈接合作伙伴(LP)設備的兼容性,其中DUT可能在系統中充當主設備或從設備。

被測試的功能包括:

  • 在各種條件下以最短所需時間鏈接多個LP的能力,例如:

  • 在硬或軟重置DUT或LP后。

  • 在進入睡眠后和喚醒后。

  • 溫度。

  • 電纜長度。

  • 注入噪聲。

  • 極化。

  • 一旦建立鏈接后保持鏈接。

  • 由幀損失指標確定鏈接完好性(循環冗余校驗[CRC]誤差,無效數據包大小)。

  • 可靠指示有效鏈接配置的鏈接狀態,從而確保不會觸發無效配置的錯誤鏈接指示。

  • 如信號質量指示和線纜診斷等功能集(近端/遠端,短/開放)。

成功通過獨立的互操作性測試以及EMI/EMC與PHY功能測試,證明DP83TC811R-Q1和DP83TC811S-Q1是用于100base-T1(IEEE 802.3bw,BroadR-Reach)網絡的完全合格的美國汽車電子委員會(AEC)Q-100 PHY。這些設備完全受評估模塊、輸入/輸出緩沖器信息規范(IBIS)模型及軟件驅動程序的支持。

其他資源

  • 查看汽車聯網技術的發展白皮書。

  • 了解更多關于TI以太網PHY及其他汽車接口解決方案產品組合的信息。

原文鏈接:

https://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2018/05/02/importance-of-automotive-ethernet-standards

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