车载以太网-第01章

写在前面：

目前将个人公众号分为“月亮”，“六便士”两个专栏，前者着重记录读过的书，写过的文，是为个人建造的理想国；后者主要记录工作中学习的过程，是与前辈交流学习的集散地。我深知自己不是一个纯粹的人，无法像毛姆笔下的斯特里克兰德一样选择月亮，虽然纯粹自有伟大，但是平凡亦自有乐趣。

车载以太网-第01章

规划者预计未来将有四种车载网络

1.汽车内联网，用于实现系统控制、驾驶员反馈、安全防护及娱乐等多种功能。

2.汽车间联网，以实现防撞等功能。

3.汽车与道路基础设施间联网，以提高安全性和效率。

4.汽车与互联网之间联网，以便乘客了解驾驶相关信息，比如最新地图和交通信息，或者仅仅是为了保持在线。

V2X技术即车对外界的信息交换。车联网通过整合全球定位系统（GPS）导航技术、车对车交流技术、无线通信及远程感应技术奠定了新的汽车技术发展方向，实现了手动驾驶和自动驾驶的兼容。

V2X示意图；图源 网络

目前的汽车网络为第一种——汽车内联网，也即车载系统。当前的车载系统采用速度相对缓慢的汽车专用网络技术。随着汽车的内部运作变得更加智能和复杂，汽车行业亟待在网络领域有所改进。由此，车载以太网（AE）便成了水到渠成的事情，该技术自己目前也在学习了解，特作此记录，毕竟好记性不如烂笔头。

自1986年至今，Bosch提出的CAN 总线（Controller AreaNetwork）技术依然是目前主流的车载网络技术，毕竟车载网络以前的带宽需求较小，远远低于传统以太网能够提供的带宽，CAN总线1Mbps波特率的传输速率能满足绝大部分需求，但由于高级驾驶员辅助系统（ADAS）、混合动力汽车和电动汽车以及主动安全系统等新技术的应用和传统技术的增强，这种情况正在改变。车内网络的容量需求近年来飞速高涨并且毫无放缓的迹象，超出了CAN或FlexRay等传统车载网络的容量极限，使得以太网与汽车的结合水到渠成。

图源 Automotive Ethernet

全双工、分组交换、基于地址的网络

像BroadR-Reach这样全双工分组交换的网络。主机与扬声器之间的消息传输可以在两个方向上分别达到100Mb/s，显示器与控制台之间的消息传输也是如此，而这一切都是在同一时间进行的。由此可见，即使BroadR-Reach的额定速度只有100Mb/s，但如果所有这些设备都同时全速率传输数据，那么理论上总吞吐量可高达400Mb/s。

每个以太网消息都有一个源地址和一个目的地址。交换机根据目的地址将消息发送给目标接收者，而接收者可根据从消息中读取到的源地址进行回复。利用交换网络，可以轻松根据网络扩容需要添加交换机。交换机之间自动通信，以允许任何设备将数据发送给任何其它设备。此外，交换机还能处理ECU间多个独立的数据交换。

图源 Automotive Ethernet

 

车载以太网架构图；图源 Vector

Broadcom公司的BroadR-Reach提供100Mb/s全双工变压器功能或通过一条双绞线实现电容耦合式传输。物理层以上的结构在各以太网实现中是通用的。

图源 Automotive Ethernet

以太网供电（PoE）和数据线供电（PoDL）

2003年推出的“以太网供电'（PoE）技术可通过标准的以太网线缆提供15.4W供电功率。而到2009年时，供电功率已高达25.5W。这项改进有时又被称为PoE Plus或PoE+。利用合适的装置，通过这项技术可以将无法使用墙壁插座供电的安全摄像头或无线接入点等设备连接到常规的网络中。

PoDL预计用于为12VDC和5VDC电压供电规定功率限制和方法。而5VDC供电可能更加有利，因为它能够降低车载ECU对电压转换电路的需求。

图源 Automotive Ethernet

第01章小结

车载以太网的优势：

·实现汽车行业网络与其他行业网络之间的协作；

·增加车内网络的带宽；

·在不需要更改高层协议和软件的前提下满足未来日益增长的带宽需求；

·更容易根据需求的变化重新配置车内网络；

·减少汽车重量和成本；

·有可能使用单条线缆实现供电与数据传输，从而节省电源线；

·提供更多的功能和更多的差异化产品方案；

·实现无线连接，进而实现V2X应用。

参考文献：

[1]Colt Correa.Automotive Ethernet-TheDefinitive Guide[M];

[2]V2X百度百科https://baike.baidu.com/item/V2X/8734150?fr=aladdin