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車用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)步邁向主流

作者: 時(shí)間:2015-09-07 來源:eettaiwan 收藏

  在越來越多迫切將汽車連接到外在世界的需求帶動(dòng)下,車用乙太網(wǎng)路盡管緩慢嶄露頭角,但成為車載網(wǎng)路骨干之勢已不可擋。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/279695.htm

  先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的進(jìn)步以及自動(dòng)駕駛車的出現(xiàn),成為助長“汽車內(nèi)部需要感測器資料進(jìn)行傳送”的兩大趨勢。恩智浦半導(dǎo)體(NXP Semiconductors)車載網(wǎng)路產(chǎn)品線副總裁兼總經(jīng)理Toni Versluijs解釋,在這種情況下,汽車需要一種能夠處理高達(dá)100Mbps資料率(FlexRay的10倍)的拓?fù)洹?/p>

  包括博通(Broadcom)與恩智浦等晶片公司,以及像BMW等汽車OEM已經(jīng)開始擁抱車用乙太網(wǎng)路標(biāo)準(zhǔn)——BroadR-Reach,這是一項(xiàng)由‘單對(duì)乙太網(wǎng)路聯(lián)盟’(OPEN Alliance)所定義的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

  但車用乙太網(wǎng)路至今發(fā)展得如何呢?

  盡管BroadR-Reach在近年來逐漸取得了動(dòng)能,但目前唯一采用基于BroadR-Reach車用乙太網(wǎng)路的汽車仍是BMW的X5系列休旅車。BMW目前采用的還是初步的建置方案,據(jù)稱僅用于連接汽車的攝影機(jī)至選配的環(huán)景系統(tǒng)電子控制單元(ECU)。

  那么,其他的汽車制造商在哪兒呢?是什么原因讓他們對(duì)使用車用乙太網(wǎng)路卻步呢?

  車用乙太網(wǎng)路懷疑論者質(zhì)疑BroadR-Reach的規(guī)格、晶片以及缺少IEEE標(biāo)準(zhǔn);例如涉及BroadR-Reach的IP議題、晶片供應(yīng)有限,以及需要更多功能特色——在同步時(shí)更快的資料率與效率。汽車業(yè)界要求的時(shí)間關(guān)鍵型應(yīng)用還需要更多的改進(jìn)與完善。

  

 

  博通在2011年12月首次推出BroadR-Reach乙太網(wǎng)路產(chǎn)品

  微芯科技(Microchip)是唯一一家采用媒體導(dǎo)向系統(tǒng)傳輸(MOST)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為車載資訊娛樂骨干的晶片供應(yīng)商,因此也一直附和汽車制造商采用BroadR-Reach速度緩慢的看法。

  微芯科技副總裁Dan Termer指出,汽車OEM與一線廠商目前都在呼吁車用乙太網(wǎng)路“還未能準(zhǔn)備好迎接黃金時(shí)代。”他并補(bǔ)充說,汽車業(yè)界正開始發(fā)現(xiàn)基于BroadR-Reach的乙太網(wǎng)路規(guī)格、硬體工具與軟體層都還“尚未到位”。

  恩智浦在上個(gè)月初推出據(jù)稱是“首款包括乙太網(wǎng)路收發(fā)器(TJA1100)與乙太網(wǎng)路交換器(SJA1105)的真正汽車產(chǎn)品組合,”或許能夠在此時(shí)帶來一線曙光。

  Versluijs在接受記者采訪時(shí)表示,恩智浦“真正的”車用乙太網(wǎng)路收發(fā)器是一款“專為汽車應(yīng)用打造的技術(shù)”。他解釋說,這款新晶片方案擁有汽車產(chǎn)業(yè)長久以來所期待的多項(xiàng)硬體功能,同時(shí)還提供符合汽車OEM與一線廠商嚴(yán)格期待的“軟”功能。

  例如,恩智浦乙太網(wǎng)路部門總監(jiān)Guenter Sporer表示,其車用乙太網(wǎng)路PHY不僅包含-40℃至+125℃的汽車級(jí)溫度范圍,還具備監(jiān)控電源電壓的診斷功能、支援低功耗睡眠模式,以及MIDI接腳提供靜電放電(ESD)和暫態(tài)保護(hù)。

  Versluijs強(qiáng)調(diào)恩智浦在汽車市場的經(jīng)驗(yàn),“我們瞭解1ppm——百萬分之一的元件故障機(jī)會(huì)——會(huì)對(duì)于一線廠商與汽車OEM造成什么影響。”作為一家晶片供應(yīng)商,當(dāng)故障發(fā)生時(shí)就得準(zhǔn)備好迅速采取行動(dòng)以及進(jìn)行深入的分析,他解釋說:“我們知道與他們合作以及共同解決問題的重要性。”

  恩智浦也有信心可讓晶片按時(shí)交貨。新的乙太網(wǎng)路收發(fā)器TJA1100原型已可提供樣片,預(yù)計(jì)將在年底前進(jìn)入量產(chǎn)。該公司表示,恩智浦首款乙太網(wǎng)路交換器SJA1105已經(jīng)交由汽車制造商測試,可根據(jù)客戶要求提供。

  BroadR-Reach技術(shù)IP

  Gartner公司研究總監(jiān)James Hines表示,“對(duì)于汽車級(jí)元件除了一般擴(kuò)展的溫度范圍以及可靠性的品質(zhì)要求外,乙太網(wǎng)路在汽車應(yīng)用中的主要技術(shù)挑戰(zhàn)一直是在汽車的電子訊號(hào)嘈雜環(huán)境中維持訊號(hào)完整性。”

  但是,BroadR-Reach的規(guī)格能夠解決這個(gè)問題,Hines說,“讓恩智浦的產(chǎn)品‘真正專用于汽車解決方案’的事實(shí)是他們采用了BroadR-Reach標(biāo)準(zhǔn)。”

  另一方面,微芯科技汽車資訊系統(tǒng)部門資深經(jīng)理Henry Muyshondt認(rèn)為大多數(shù)的汽車制造商并不可能直接跳向現(xiàn)行的BroadR-Reach標(biāo)準(zhǔn),“他們寧愿等待基于IEEE規(guī)格的晶片出現(xiàn)。”IEEE目前正根據(jù)BroadR-Reach開發(fā)“更通用的標(biāo)準(zhǔn)”。這些標(biāo)準(zhǔn)包括100Base-T1和1000Base-T1。

  在IEEE的標(biāo)準(zhǔn)化以及即將以100BASE-T1之名發(fā)布的技術(shù),“將進(jìn)一步提高對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的接受度”,恩智浦公司也認(rèn)同這樣的看法。

  不過,Gartner的Hines指出,還有晶片供應(yīng)商的問題。

  “目前推動(dòng)車用乙太網(wǎng)路導(dǎo)入的主要障礙在于汽車OEM與一線電子設(shè)備制造商的顧慮,他們擔(dān)心市場上的供應(yīng)商還太少。只要博通仍控制著BroadR-Reach晶片的關(guān)鍵IP,這種顧慮可能還會(huì)持續(xù)存在。”

  他解釋說,博通握有多項(xiàng)與乙太網(wǎng)路技術(shù)相關(guān)的專利,經(jīng)由OPEN聯(lián)盟推動(dòng)成為BroadR-Reach品牌的汽車連網(wǎng)解決方案。

  博通授權(quán)技術(shù)給恩智浦以及其他晶片供應(yīng)商。麥瑞半導(dǎo)體(Micrel)和Marvell則開發(fā)自己的車用乙太網(wǎng)路PHY和交換機(jī)產(chǎn)品組合(當(dāng)然麥瑞半導(dǎo)體現(xiàn)在已經(jīng)是微芯科技的一部份了),但兩家公司都不是OPEN聯(lián)盟的成員。因此,在Hines看來,“互通性仍然會(huì)是一個(gè)問題。”

  由于OPEN聯(lián)盟倡議的BroadR-Reach標(biāo)準(zhǔn)得到大多數(shù)的業(yè)界支持,他說,“這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)最有可能脫穎而出,成為車用乙太網(wǎng)路的主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。”

  車內(nèi)不同網(wǎng)路共存?

  恩智浦對(duì)于自家公司為全球汽車產(chǎn)業(yè)出貨CAN、LIN和FlexRay收發(fā)器已達(dá)60億套的成績感到自豪,“平均每天供應(yīng)兩百萬套收發(fā)器。”該公司并強(qiáng)調(diào),乙太網(wǎng)路“將補(bǔ)強(qiáng)這些現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn),并在未來的幾個(gè)汽車世代取代MOST。”

  業(yè)界分析人士認(rèn)為,MOST最終將被乙太網(wǎng)路超越。但他們也指出,未來將會(huì)有更多不同的連網(wǎng)技術(shù)持續(xù)在汽車內(nèi)部共存。

  例如,針對(duì)連接車載資訊娛樂顯示器與基于攝影機(jī)的ADAS應(yīng)用,乙太網(wǎng)路與MOST都不會(huì)是現(xiàn)有任務(wù)的優(yōu)先選擇。

  目前,單對(duì)車用乙太網(wǎng)路支持高達(dá)100Mbps的速度。受限于100Mbps頻寬使得更高解析度的視訊必須在攝影機(jī)端先行壓縮,而在鏈路的另一端再進(jìn)行解壓縮。

  相反地,當(dāng)今典型的ADAS采用低壓差分訊號(hào)、低雜訊、低功耗與低振幅的方法,透過銅纜線實(shí)現(xiàn)Gbps級(jí)的高速資料傳輸。

  延遲是另一個(gè)值得關(guān)注的問題。以ADAS來看,在多臺(tái)攝影機(jī)系統(tǒng)中的視訊訊框必須同步?;谝姨W(wǎng)路的應(yīng)用通常使用音訊—視訊橋接(AVB)軟體來同步攝影機(jī)。除了壓縮編碼/解碼以及進(jìn)行封包可能導(dǎo)致高達(dá)10毫秒或更高的乙太網(wǎng)路攝影機(jī)延遲以外,當(dāng)然還得考慮到由AVB產(chǎn)生的額外開銷。

  IHS Technology汽車半導(dǎo)體總分析師Luca De Ambroggi認(rèn)為,甚至是在這一波ADAS廣泛采用的浪潮下,還有其他許多連網(wǎng)技術(shù)將同時(shí)存在。由于“乙太網(wǎng)路的安全應(yīng)用涵蓋仍然有限,我們看到FlexRay還會(huì)持續(xù)出現(xiàn)在ADAS主動(dòng)系統(tǒng)中,因?yàn)樗娜蒎e(cuò)標(biāo)準(zhǔn)與即時(shí)性能等優(yōu)點(diǎn)。乙太網(wǎng)路一開始將會(huì)作為FlexRay的冗余通道,并在持續(xù)一段時(shí)間后才會(huì)完全取代。”

  

 

  車內(nèi)網(wǎng)路應(yīng)用概況:乙太網(wǎng)路/IP將與頻寬標(biāo)準(zhǔn)(如CAN)共存

  現(xiàn)在再回頭看看微芯科技。

  這家總部位于美國亞利桑那州Chandler的晶片公司并非對(duì)于車用乙太網(wǎng)路的未來潛力視而不見。但該公司也相當(dāng)清楚汽車產(chǎn)業(yè)有多么地保守。

  微芯科技的賭注就押在汽車制造商一向“緩慢、零星采用新技術(shù)的方式,”Termer解釋說:“汽車制造商并不會(huì)在很快的時(shí)間內(nèi)突然抽換掉已經(jīng)安裝在汽車中的現(xiàn)有匯流排系統(tǒng)。更重要的是,微芯科技將持續(xù)開發(fā)MOST裝置,以滿足汽車產(chǎn)業(yè)的需求。”

  于此同時(shí),恩智浦依然看好其車用乙太網(wǎng)路的發(fā)展前景。

  從過去幾年來與汽車OEM和一線廠商之間廣泛且密集的合作基礎(chǔ)下,該公司表示,“我們觀察到市場上對(duì)于OPEN聯(lián)盟推廣的BroadR-Reach技術(shù)接受度真的開始加速提升了。”

  根據(jù)NXP 指出,“目前已有幾家OEM正著手乙太網(wǎng)路解決方案的開發(fā),并預(yù)計(jì)將在2018年至2020年推出的下一代汽車中導(dǎo)入這項(xiàng)技術(shù)方案。”

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