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车用乙太网(Automotive Ethernet)10/100/1000 T1 PHY简介
 

【作者: Microchip】2021年12月27日 星期一

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早在2014年,OPEN(One Pair Ether-net)联盟,这个由车厂及电子供应商成立的非营利性组织,已经意识到下一世代的车辆势必会走向全IP化的设计,取代多年来以CAN/LIN连结的ECU/Gateway架构,并透过乙太网连结各种不同的系统(ADAS、Infotainment、Debug、ECU…),如下图︰



大家对乙太网路线并不陌生,它早已充斥在我们日常生活中。 8芯的CAT5 Cable,稳定地连接着家里或办公室的网路。但当乙太网路线应用到车辆内,所需面对的第一个门槛,就是车内有限的空间及必须降低载重以节省燃料(油或电),此时传统PHY的CAT5线似乎就不是一项有利选择。因此OPEN在2014年就着手采用OABR提出的SPE(Single Pair Ethernet)规范,将本来需要8芯的CAT Cable改成只有一对线,大大降低布线的空间需求及整车重量。


OABR(OPEN Alliance BroadR-Reach)就是近来多个世代SPE网路的滥觞。随着后期全电及自驾车系的流行,促成了IEEE开始标准化SPE的技术。我们整理了IEEE PHY技术的标准演进,如附表︰



2015年后,IEEE共计推出802.3 bw(100 Mbps)、bp(1000 Mbps)、cg(10 Mbps)、ch(multi-GMbps)等标准,这几个标准都是采用SPE实体线。 SPE跟传统TX PHY相比,SPE PHY主要优点在于线数变少(从8芯变成2芯),但相对的资料传输距离变短了(从100m降到25m,除了10T1L例外,10T1L点对点可达1000m)。此外目前SPE PHY并不能像传统TX PHY支援Auto Negotiation及PoE,IEEE仍在定义这些新的规范(Auto Rate Adaption及PoDL),但于网路速度及上层TCP/IP的规范则维持不变。


Microchip已经在车内网路这个市场经营许久,亦是乙太网市场活跃的供应商,提供了CAN、LIN、USB、MOST Microchip前装解决方案。在SPE的市场,Microchip自然不会缺席。


在802.3bw(100T1),除了单纯PHY之外(LAN8770),Microchip亦将T1 PHY 与TSN Switch整合,并供应各种不同组合的T1 Switch,以及不同Port数/与传统TX PHY界接的TSN Switch。



Microchip更在业界率先提出802.3cg(10T1)解决方案(LAN867x)。 802.3cg采用PLCA(Physical Layer Collision Avoidance)技术,可支持在25m长的Cable上做多点连接(Multi-drop)10M T1 PHY︰



除了供车用外,10T1也向IT及工控等产业展开触角。 OPEN 协会同时也定义了新的协议——OA3p。 OA3P PHY可以与MCU、Switch等应用IC,利用三只管脚来连接。 OA3p将会加速10T1技术的拓展,Microchip将在接下来的两年内提供各种系列的IC,用作支持T1技术,包括802.3bp(1000T1)PHY。


除了各种速度的T1晶片,Microchip同时也提供开发阶段需要的Protocol Analyzer、USB Bridge等开发板或工具,协助工程人员在传统TX Based的电脑上开发或撷取封包,便利开发工作。



Microchip提供完整的T1解决方案,详细资料可在以下连结中获得更进一步的资讯︰


100T1 PHY ➜ LAN8770 | Microchip Technology


100T1 Switch ➜ LAN9370 | Microchip Technology


10T1 PHY ➜ LAN8670 | Microchip Technology


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