隨著科技的不斷發(fā)展，自動(dòng)駕駛汽車正逐漸成為現(xiàn)實(shí)。而要讓自動(dòng)駕駛成為普遍可行的選擇，一個(gè)關(guān)鍵的原因在于汽車所需的大量數(shù)據(jù)和信息的傳輸。汽車以太網(wǎng)作為一種重要的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，正逐漸成為汽車行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。通過(guò)技術(shù)的不斷演進(jìn)更新，汽車以太網(wǎng)將越來(lái)越符合自動(dòng)駕駛的需求。

? 車載以太網(wǎng)技術(shù)的演進(jìn)

? AUTOSAR（汽車開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)）

AUTOSAR 是開放和標(biāo)準(zhǔn)化的汽車軟件體系結(jié)構(gòu)。它由汽車制造商、供應(yīng)商和工具開發(fā)商聯(lián)合開發(fā)完成。AUTOSAR 包括在汽車中使用的 TCP/ IP 協(xié)議模型。汽車行業(yè)已經(jīng)達(dá)成一致，同意將 AUTOSAR 確立為標(biāo)準(zhǔn)，各家汽車制造商將在實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)層面展開競(jìng)爭(zhēng)，而不必再對(duì)標(biāo)準(zhǔn)本身提出爭(zhēng)議。該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施將使多個(gè)設(shè)備可以在一個(gè)共享網(wǎng)絡(luò)上無(wú)縫運(yùn)行。 ?

單對(duì)以太網(wǎng)（OPEN） Broadcom 開發(fā)了BroadR-Reach 作為專有物理層標(biāo)準(zhǔn)，支持更長(zhǎng)距離的 100 Mbps 銅纜以太網(wǎng)連接。該標(biāo)準(zhǔn)在物理層上采用了千兆以太網(wǎng)銅纜技術(shù)，包括多電平 PAM-3 信令和更好的編碼方案，減少了電纜所需要的帶寬。它還使用了回聲消除器，實(shí)現(xiàn)在一對(duì)線纜中雙向傳輸數(shù)據(jù)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的帶寬為 27 MHz，比 100Base-T 標(biāo)準(zhǔn) 62.5MHz 的帶寬小，因而達(dá)到了汽車 EMI 要求。OPEN SIG 開發(fā)了一個(gè)獲得許可的開放標(biāo)準(zhǔn)，并得到汽車市場(chǎng)主流廠商的支持。業(yè)界已經(jīng)認(rèn)識(shí)到 100 Mbps 對(duì)于視頻傳輸已經(jīng)足夠，但它還不足以充當(dāng)汽車中的骨干網(wǎng)，特別是無(wú)法滿足 ADAS 和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的需求，為此 IEEE 802.3 工作組（ 802.3bp）成立了一個(gè)小組，其任務(wù)是定義通過(guò)一對(duì)雙絞線實(shí)現(xiàn) 1000 Mbps（1 Gbps）數(shù)據(jù)速率的新標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)千兆位以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)被稱為 1000Base-T1（1 代表 1 對(duì)）。 ?

時(shí)間同步 有些汽車算法要求多個(gè)傳感器同時(shí)采樣，或者將執(zhí)行某項(xiàng)測(cè)量的時(shí)間作為參考時(shí)間。由于這些測(cè)量是在不同的節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行，因此汽車中的所有節(jié)點(diǎn)必須做到亞微秒級(jí)的精確時(shí)間同步。用于橋接局域網(wǎng)中時(shí)間敏感型應(yīng)用的 IEEE 802.1AS 計(jì)時(shí)和同步標(biāo)準(zhǔn)已被選作同步計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)使用了 IEEE 1588 v2 的配置文件，并引入了一種簡(jiǎn)化的方法來(lái)更快選擇主時(shí)鐘。 ?

時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng) 一些時(shí)間敏感型控件要求通信延遲在 1 微秒之內(nèi)，以便控制器可以快速獲得傳感器讀數(shù)或是控制對(duì)時(shí)間要求極為嚴(yán)格的功能。在傳統(tǒng)以太網(wǎng)中，數(shù)據(jù)包必須逐個(gè)傳輸，即使達(dá)到千兆位的速度，傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)包也需要幾百微秒。IEEE 802.3br（Interspersed Express Traffic）工作組正在開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，其中高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包（稱為 Express 數(shù)據(jù)包）可以中斷現(xiàn)有數(shù)據(jù)包的傳輸過(guò)程優(yōu)先進(jìn)行傳輸，當(dāng)它傳輸完畢后，被中斷的數(shù)據(jù)包再繼續(xù)進(jìn)行傳輸。 ?

AV 橋接 ADAS 主要依賴從攝像頭和其他傳感器及時(shí)獲得數(shù)據(jù)。當(dāng)在計(jì)算機(jī)上觀看視頻時(shí)，可以使用緩沖方式來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)計(jì)時(shí)不可靠的問(wèn)題，但汽車 AV 系統(tǒng)不能這樣，它需要同時(shí)控制延遲和保證帶寬。時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)任務(wù)組制定了相應(yīng)的規(guī)范，支持時(shí)間同步的低延遲數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)。 ?

成功實(shí)施的全面測(cè)試要求 車載以太網(wǎng)工程師需要處理常見的高頻電路板設(shè)計(jì)問(wèn)題，包括信號(hào)噪聲、信號(hào)質(zhì)量、串?dāng)_、反射、阻抗匹配和直流電源完整性。為了確保成功實(shí)施和可靠運(yùn)行，車載以太網(wǎng)還需要對(duì)物理層、協(xié)議、一致性、安全性和線束執(zhí)行全面的測(cè)試。物理層一致性測(cè)試有三個(gè)測(cè)試點(diǎn)：發(fā)射機(jī)及協(xié)議觸發(fā)和解碼；鏈路分段，包括線束和連接器；接收機(jī)。 ? ?

車載以太網(wǎng)的物理層測(cè)試點(diǎn) ?

發(fā)射機(jī)測(cè)試 收發(fā)信機(jī)測(cè)試與其他高速數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)的物理層表征解決方案相似。工程師必須選擇一個(gè)包含協(xié)議觸發(fā)與解碼軟件包的測(cè)試解決方案，此軟件包將查看數(shù)據(jù)流量和協(xié)議層動(dòng)態(tài)，從而節(jié)省調(diào)試早期設(shè)計(jì)的時(shí)間。所有必需的一致性測(cè)試都需要在設(shè)置、配置和報(bào)告階段中預(yù)先打包，以便設(shè)計(jì)人員可以專注于他們的核心任務(wù)，按期完成工作。 ? ? ?

接收機(jī)測(cè)試 功能強(qiáng)大的 100Base-T1 接收機(jī)（RX）一致性測(cè)試應(yīng)用軟件應(yīng)能自動(dòng)配置所有必需的測(cè)試設(shè)備，簡(jiǎn)化并加快整個(gè)測(cè)試過(guò)程。該軟件還提供比特誤碼率測(cè)試（BERT 或 BER 測(cè)試）。 ? ? 簡(jiǎn)化接收機(jī)一致性測(cè)試 ? 自動(dòng)配置所有必需設(shè)備，縮短測(cè)試時(shí)間 ? 以圖形方式顯示與被測(cè)器件的連接 ? 生成 HTML 格式且可打印輸出的合格/不合格測(cè)試報(bào)告，報(bào)告中還包含裕量分析結(jié)果 ?

鏈路分段測(cè)試 一個(gè)完整的鏈路分段一致性測(cè)試解決方案需要支持電纜測(cè)試、連接器測(cè)試、通信信道測(cè)試、連接器串?dāng)_測(cè)試，以及跨越整個(gè)通信信道的串?dāng)_測(cè)試。 ?

高層協(xié)議測(cè)試 車載以太網(wǎng)不僅僅需要物理層測(cè)試。驗(yàn)證解決方案還需要更高層的測(cè)試方法，包括汽車TCP/IP 協(xié)議模型、時(shí)間同步（IEEE 802.1AS）、音頻視頻橋接傳輸（802.1Qav）以及預(yù)定的流量傳輸（IEEE 802.1Qbv）協(xié)議實(shí)施。下圖顯示了完整的車載以太網(wǎng)協(xié)議模型。 ?

車載以太網(wǎng)的完整模型 ? 隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，我們有理由相信，汽車以太網(wǎng)將能夠滿足自動(dòng)駕駛對(duì)于高速、低延遲、高可靠性和實(shí)時(shí)性的需求。同時(shí)，也更重視網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)隱私的保護(hù)，在推動(dòng)自動(dòng)駕駛的同時(shí)，確保車輛和乘客的安全。讓我們共同期待自動(dòng)駕駛技術(shù)在未來(lái)的落地和廣泛應(yīng)用！

審核編輯：黃飛

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