【導讀】在汽車(chē)新四化（電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化）和軟件定義汽車(chē)的浪潮下，汽車(chē)正經(jīng)歷著(zhù)一場(chǎng)深刻的架構變革。曾經(jīng)的分布式架構，已無(wú)法滿(mǎn)足日益復雜的汽車(chē)功能需求。汽車(chē)電子電氣正在朝著(zhù)域架構、跨域架構和集中式架構加速演進(jìn)。安富利密切關(guān)注汽車(chē)變革趨勢，攜手合作伙伴積極布局汽車(chē)相關(guān)的解決方案，助力客戶(hù)構建下一代智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)開(kāi)發(fā)。
在汽車(chē)新四化（電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化）和軟件定義汽車(chē)的浪潮下，汽車(chē)正經(jīng)歷著(zhù)一場(chǎng)深刻的架構變革。曾經(jīng)的分布式架構，已無(wú)法滿(mǎn)足日益復雜的汽車(chē)功能需求。汽車(chē)電子電氣正在朝著(zhù)域架構、跨域架構和集中式架構加速演進(jìn)。安富利密切關(guān)注汽車(chē)變革趨勢，攜手合作伙伴積極布局汽車(chē)相關(guān)的解決方案，助力客戶(hù)構建下一代智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)開(kāi)發(fā)。
汽車(chē)架構演進(jìn)背后的驅動(dòng)力，是車(chē)內電子控制單元（ECU）數量的指數級增長(cháng)。從平均20-30個(gè)，飆升至100多個(gè)，甚至數百個(gè)。龐大的ECU數量，對車(chē)內網(wǎng)絡(luò )帶來(lái)了嚴峻挑戰：數據傳輸速度慢、延遲高、可靠性差，嚴重制約了汽車(chē)功能的升級和發(fā)展。麥肯錫的一項研究表明，超過(guò)一半的汽車(chē)客戶(hù)（64%）愿意更換汽車(chē)制造商以獲得更好的自動(dòng)駕駛能力。預計到2030年，95%的售出新車(chē)將實(shí)現互聯(lián)。
為了應對這些需求和挑戰，車(chē)載網(wǎng)絡(luò )也必須升級換代。據億歐智庫《2023中國智能電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載通信研究報告》所示，目前車(chē)載總線(xiàn)通信正逐步由“CAN總線(xiàn)為主、其他總線(xiàn)為輔”的分布式架構，向“以太網(wǎng)為主、CAN及其他總線(xiàn)為輔”的域集中式架構轉變。
目前的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )技術(shù)：CAN總線(xiàn)為主
車(chē)載網(wǎng)絡(luò )（IVN）是現代汽車(chē)的命脈，為其多功能性提供關(guān)鍵支撐。它負責傳輸各種數據流，支持高級駕駛輔助系統（ADAS）、信息娛樂(lè )系統、攝像頭、車(chē)輛間通信系統以及無(wú)線(xiàn)電波雷達和光檢測激光雷達等遙感技術(shù)，使汽車(chē)能夠感知環(huán)境、輔助駕駛并提供豐富的娛樂(lè )功能。
目前，車(chē)載網(wǎng)絡(luò )主要采用CAN、LIN、FlexRay、MOST、LVDS和車(chē)載以太網(wǎng)等多種總線(xiàn)技術(shù)。其中，CAN總線(xiàn)憑借其低成本、可靠性和易于實(shí)施等優(yōu)點(diǎn)，成為目前應用最廣泛的標準協(xié)議，廣泛應用于車(chē)身控制、動(dòng)力系統管理、底盤(pán)控制等領(lǐng)域。LIN總線(xiàn)則是一種低成本的通用串行總線(xiàn)，常用于車(chē)門(mén)、天窗、座椅控制等方面，為CAN總線(xiàn)提供輔助功能。
然而，隨著(zhù)汽車(chē)電子產(chǎn)品數量的激增和功能的不斷升級，CAN總線(xiàn)技術(shù)由于其半雙工通信模式和有限的傳輸速率，已經(jīng)難以滿(mǎn)足現代汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )對高速、實(shí)時(shí)、雙向數據傳輸的需求。此外，傳統總線(xiàn)的復雜拓撲結構和冗余的協(xié)議層也使得車(chē)輛線(xiàn)束變得越來(lái)越龐大。一些車(chē)輛線(xiàn)束的長(cháng)度達到2.5英里，一般汽車(chē)中長(cháng)達數英里的銅線(xiàn)重達132磅（60公斤）。對于電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，線(xiàn)束重量直接影響其行駛里程，因此減少車(chē)輛布線(xiàn)顯得尤為重要。
汽車(chē)行業(yè)需要替代“老化”的CAN協(xié)議了。作為各類(lèi)總線(xiàn)中傳輸速率最快的通信解決方案，汽車(chē)以太網(wǎng)憑借其高帶寬、輕量化線(xiàn)束和高成本效益，或將成為車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的重要通信技術(shù)。
取代CAN總線(xiàn)？10BASE-T1S成為車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的趨勢
當今，隨著(zhù)汽車(chē)逐漸向區域性電子電氣（E/E）架構發(fā)展，勢必要將汽車(chē)以太網(wǎng)連接到邊緣傳感器和執行器。以太網(wǎng)應用有望從智能座艙等局部應用擴展到最終成為車(chē)載通信的骨干。
單對10BASE-T1S以太網(wǎng)正在成為車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的理想選擇。10BASE-T1S于2019年獲得批準，是IEEE旗下最新的汽車(chē)規范之一，具體來(lái)說(shuō)，“10”代表最大傳輸速度（10Mb/s），“BASE”指基帶信令，“T1”表示單雙絞線(xiàn)布線(xiàn)。該規范旨在提供一種多點(diǎn)傳輸介質(zhì)，可以在25米或更遠的距離上處理至少8個(gè)收發(fā)器節點(diǎn)或設備?！癝”表示短長(cháng)度或短范圍。
單對以太網(wǎng)IEEE 802.3cg規范提供長(cháng)距離（10BASE-T1L）和短距離（10BASE-T1S）（來(lái)源onsemi）
與其他汽車(chē)規范所使用的脈沖幅度調制（PAM）信號相比，10BASE-T1S使用差分曼徹斯特編碼（DME）來(lái)降低復雜性和成本。10BASE-T1S提供比CAN-FD更快的通信速度，并且有機會(huì )省掉CAN和FlexRay等傳統網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。10BASE-T1S啟用“全以太網(wǎng)”IVN方法來(lái)支持點(diǎn)對點(diǎn)和多點(diǎn)傳輸。其多點(diǎn)功能適用于長(cháng)達25米的通道，最多能夠支持8個(gè)節點(diǎn)。
10BASE-T1S大大簡(jiǎn)化了對各類(lèi)傳感器和執行器的連接，從座椅舒適控制到ADAS盲點(diǎn)檢測等各種設備，每個(gè)節點(diǎn)只需一個(gè)PHY（物理層接口）即可。這樣做的好處是，它不需要網(wǎng)關(guān)將CAN或CAN-FD轉換為以太網(wǎng)，從而減輕了重量并降低了材料成本。而且，10BASE-T1S的運行速度比控制器局域網(wǎng)（CAN）拓撲快2到3倍，與CAN的2Mbps和CAN-FD的5Mbps相比，10BASE-T1S可達到10Mbps。
此外，它還受益于使用與100/1000BASE-T1以太網(wǎng)相同的軟件堆棧。除了不同的PHY之外，兩者之間不需要額外的網(wǎng)關(guān)。隨著(zhù)軟件定義車(chē)輛（SDV）架構的出現，以太網(wǎng)的另一個(gè)優(yōu)勢是它無(wú)需通過(guò)網(wǎng)關(guān)來(lái)進(jìn)行固件更新，從而簡(jiǎn)化了軟件管理。
結語(yǔ)
10BASE-T1S的推出，意味著(zhù)汽車(chē)制造商在CAN/CAN-FD之后有了一個(gè)新的標準可以適應。安富利正攜手長(cháng)期合作伙伴安森美公司共同推動(dòng)10BASE-T1S技術(shù)的普及應用。安森美將于今年推出支持汽車(chē)10BASE-T1S技術(shù)的NCV7311和NVN7410系列芯片，為客戶(hù)提供全面、可靠的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )解決方案。這些MAC和PHY收發(fā)器器件將推動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)轉型升級，共創(chuàng )智能網(wǎng)聯(lián)新未來(lái)。
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