10M汽车以太网竟然是总线型的！

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。

 

 

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。

 

 

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。

 

 

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。

 

 

 

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。

 

 

 

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。