由原始設備製造商(OEM)及一流車企採用和改造乙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)。
由於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資訊娛樂系統、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。
修訂主要解決了實體層(PHY)的需要。涉及到的PHY介面包括電氣介面和網路,它們也稱為媒體依賴型介面(MDI)。汽車獨有PHY規範的一個關鍵因素是MDI信令,它既可以解決電磁干擾(EMI)/電磁相容性(EMC)問題,也支援在網路中使用非遮罩的單雙絞線電纜。這減少了接線的重量和成本,這對於汽車是重要的因素。
減輕重量和降低成本並非聯網汽車的唯一優勢。乙太網有助於形成切換式網路,從而實現其他共用匯流排拓撲結構(控制器局域網,本地互聯網路,FlexRay和面向媒體的系統傳輸)所不具備的更高頻寬和更高資料速率。
在車載通信系統中採用切換式網路的方法,將帶來許多以前共用匯流排拓撲所具有的相同的局限,例如可靠性、EMI/EMC、電氣介面規範的合規性與功能符合性。上述最後兩個項目會影響與其他接入網路的設備的互通性。網路連接車載感測器的數量越來越多,這些感測器可能來自不同的供應商,每個感測器可能使用不同的PHY(見圖1)。
圖 1:分散式車載感測器網路
在早期,幾位元汽車業人士意識到需要建立正式合作才能解決EMC/EMI和互通性問題。單對乙太網(OPEN)聯盟(OA)特別興趣小組(SIG)成立於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乙太網標準的修訂,而且還制定了面向PHY的合規性測試規範,用於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。
OA制定的PHY合規性測試規範包含三個主要方面:EMC/EMI性能、功能和IEEE標準電氣合規性及不同廠商的PHY之間的互通性。具體的測試規範有:
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互通性與合規性測試,這些測試規範由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合規性測試規範的一個主要方面。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,其中包括互通性。互通性測試評估在各種操作情境下,被測設備(DUT)與其他連結合作夥伴(LP)設備的相容性,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連結多個LP的能力,例如:
在硬或軟重置DUT或LP後。
在進入睡眠後和喚醒後。
溫度。
電纜長度。
注入雜訊。
極化。
一旦建立連結後保持連結。
由幀損失指標確定連結完好性(迴圈冗餘校驗[CRC]誤差,無效資料包大小)。
可靠指示有效連結配置的連結狀態,從而確保不會觸發無效配置的錯誤連結指示。
如信號品質指示和線纜診斷等功能集(近端/遠端,短/開放)。
成功通過獨立的互通性測試以及EMI/EMC與PHY功能測試,證明DP83TC811R-Q1和DP83TC811S-Q1是用於100BASE-T1(IEEE 802.3bw,BroadR-Reach)網路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組、輸入/輸出緩衝器資訊規範(IBIS)模型及軟體驅動程式的支援。
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