隨著科技的不斷發(fā)展，自動駕駛汽車正逐漸成為現(xiàn)實。而要讓自動駕駛成為普遍可行的選擇，一個關(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。通過技術(shù)的不斷演進更新，汽車以太網(wǎng)將越來越符合自動駕駛的需求。

? 車載以太網(wǎng)技術(shù)的演進

? 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)達成一致，同意將 AUTOSAR 確立為標(biāo)準(zhǔn)，各家汽車制造商將在實施標(biāo)準(zhǔn)層面展開競爭，而不必再對標(biāo)準(zhǔn)本身提出爭議。該標(biāo)準(zhǔn)實施將使多個設(shè)備可以在一個共享網(wǎng)絡(luò)上無縫運行。 ?

單對以太網(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，實現(xiàn)在一對線纜中雙向傳輸數(shù)據(jù)。這個標(biāo)準(zhǔn)的帶寬為 27 MHz，比 100Base-T 標(biāo)準(zhǔn) 62.5MHz 的帶寬小，因而達到了汽車 EMI 要求。OPEN SIG 開發(fā)了一個獲得許可的開放標(biāo)準(zhǔn)，并得到汽車市場主流廠商的支持。業(yè)界已經(jīng)認(rèn)識到 100 Mbps 對于視頻傳輸已經(jīng)足夠，但它還不足以充當(dāng)汽車中的骨干網(wǎng)，特別是無法滿足 ADAS 和自動駕駛系統(tǒng)的需求，為此 IEEE 802.3 工作組（ 802.3bp）成立了一個小組，其任務(wù)是定義通過一對雙絞線實現(xiàn) 1000 Mbps（1 Gbps）數(shù)據(jù)速率的新標(biāo)準(zhǔn)。這個千兆位以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)被稱為 1000Base-T1（1 代表 1 對）。 ?

時間同步 有些汽車算法要求多個傳感器同時采樣，或者將執(zhí)行某項測量的時間作為參考時間。由于這些測量是在不同的節(jié)點中進行，因此汽車中的所有節(jié)點必須做到亞微秒級的精確時間同步。用于橋接局域網(wǎng)中時間敏感型應(yīng)用的 IEEE 802.1AS 計時和同步標(biāo)準(zhǔn)已被選作同步計時標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)使用了 IEEE 1588 v2 的配置文件，并引入了一種簡化的方法來更快選擇主時鐘。 ?

時間觸發(fā)以太網(wǎng) 一些時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)或是控制對時間要求極為嚴(yán)格的功能。在傳統(tǒng)以太網(wǎng)中，數(shù)據(jù)包必須逐個傳輸，即使達到千兆位的速度，傳輸一個數(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)一個系統(tǒng)來解決這個問題，其中高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包（稱為 Express 數(shù)據(jù)包）可以中斷現(xiàn)有數(shù)據(jù)包的傳輸過程優(yōu)先進行傳輸，當(dāng)它傳輸完畢后，被中斷的數(shù)據(jù)包再繼續(xù)進行傳輸。 ?

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

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

車載以太網(wǎng)的物理層測試點 ?

發(fā)射機測試 收發(fā)信機測試與其他高速數(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包含協(xié)議觸發(fā)與解碼軟件包的測試解決方案，此軟件包將查看數(shù)據(jù)流量和協(xié)議層動態(tài)，從而節(jié)省調(diào)試早期設(shè)計的時間。所有必需的一致性測試都需要在設(shè)置、配置和報告階段中預(yù)先打包，以便設(shè)計人員可以專注于他們的核心任務(wù)，按期完成工作。 ? ? ?

接收機測試 功能強大的 100Base-T1 接收機（RX）一致性測試應(yīng)用軟件應(yīng)能自動配置所有必需的測試設(shè)備，簡化并加快整個測試過程。該軟件還提供比特誤碼率測試（BERT 或 BER 測試）。 ? ? 簡化接收機一致性測試 ? 自動配置所有必需設(shè)備，縮短測試時間 ? 以圖形方式顯示與被測器件的連接 ? 生成 HTML 格式且可打印輸出的合格/不合格測試報告，報告中還包含裕量分析結(jié)果 ?

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

高層協(xié)議測試 車載以太網(wǎng)不僅僅需要物理層測試。驗證解決方案還需要更高層的測試方法，包括汽車TCP/IP 協(xié)議模型、時間同步（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)將能夠滿足自動駕駛對于高速、低延遲、高可靠性和實時性的需求。同時，也更重視網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)隱私的保護，在推動自動駕駛的同時，確保車輛和乘客的安全。讓我們共同期待自動駕駛技術(shù)在未來的落地和廣泛應(yīng)用！

審核編輯：黃飛

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