車載以太網故障診斷原理是怎樣的？
過去，以太網擊退了“FDDI(fiber distributed data interface)”、“ATM(asynchronous transfe mode)”及“100VG-AnyLAN”等並存的競爭技術，憑借絕對性價比、互聯性以及高擴展性，席卷了辦公室和家庭。而如今，以太網開始導入汽車。
讓汽車更開放
隨著智能手機與車載設備的聯動、雲和大數據的運用，以及高級駕駛輔助系統(ADAS)的普及，構築新電子平臺已經成為了新壹代汽車的必須條件。而利用車內LAN標準“CAN”逐層連接ECU的現行車載網絡無疑將遭遇發展的瓶頸。有業內專家分析，今後要實現的車載網絡，或許是把更高速的通信網絡作為骨幹通信網，信息系統、車體系統、控制系統、安全系統等各自經由網關連接ECU。
而在以前采用的車載LAN技術中，基本采用的都是很難與外部設備及網絡服務連接的“封閉標準”。究其原因，則是目前占主流的車載LAN標準“CAN”及其新壹代標準“FlexRay”、多媒體數據用高速通信標準“MOST”等都具有濃重的“汽車行業標準、由汽車行業制定、為汽車行業制定”的色彩，註定了其應用的局限性。
但是，以太網因為本身具有的開放性，互聯擴展等優勢，因而將其導入汽車環境後，除了原來的車載設備以外，與智能手機、平板電腦等多種設備的聯動也將變得更加容易。還能輕松利用移動通信來享受網絡服務。因此，有業內專家直言，汽車導入以太網受到關註的壹大原因便是其中隱含著為車載網絡環境帶來與IT(信息技術)行業相同的開放環境的可能性。
以太網已於2008年前後開始在車輛故障自我診斷(OBD)用途實現了實用化，而今後會在提高實時性、確保故障時的安全性、降低成本以及提高數據傳輸速度的同時，進壹步擴大應用範圍。在普通以太網中，利用電信號使最大數據傳輸速度達到1GB/秒的標準已經普及。如果能夠將這種高速傳輸技術應用到車載LAN中，高畫質高清影像傳輸，以及在設備之間傳輸多個外圍監控攝像頭拍攝的影像等就會變得更加容易。如果以這種影像及語音等信息系統數據傳輸方面的應用為開端，那麽隨著發展的深入，以太網的應用範圍將會擴大至將車載AV設備的影像傳輸(信息)系統、車身系統、控制系統、安全系統及信息系統等各個系統的網關連接起來的主幹網絡。
在工業控制市場，以太網已經證明能夠在較大的溫度變化範圍、劇烈震動、高EMC輻射以及灰塵或潮濕環境等極端條件下實現強勁的性能。此前，麥瑞半導體推出的KSZ8041NLAM單端口快速以太網PHY解決方案可以支持高達125°C的環境溫度。而針對汽車市場的需求，新壹代以太網設備也大都具備顯著改善的ESD(靜電放電) 性能。因此，以太網可以很好的適應汽車環境變化。
除此之外，通過Broadcom公司研發的單對非屏蔽雙絞線組網，汽車制造商可以替換過去昂貴、笨重的屏蔽電纜，極大地降低互連成本和電纜系統重量。數據表明，BroadR-Reach采用的單對非屏蔽雙絞線可以將互連成本顯著降低多達80%，並可有效減輕電纜重量30%。單對非屏蔽雙絞線除了提高傳輸速率，降低成本，還可實現電力的傳輸。
事實上，已在多種用途普及的以太網進入汽車領域並不是只有壹種方式。原因在於汽車領域對於網絡性能的要求與辦公設備及家電用途不同。其中，確保通信實時性和通信發生故障時的可靠性顯得尤為重要。因此，車載以太網的大規模運用同樣也需先解決技術應用的可靠性和安全性問題。
思科和英特爾等公司於2009 年成立的“AVnu Alliance”就是進行這方面討論的團體。為了在家庭和汽車內構建高質量視聽環境，該團體正在積極推進“IEEE802.1 Audio/VideoBridging(以太網 AVB)”的采用。對於汽車廠商而言，要將家庭用標準應用到車載用途，那麽對於車載以太網的改進則成為必然。2011年豐田等企業曾向AVnu聯盟提出了車載用途要求的必要條件。AVnu聯盟現已根據這些要求，以改善數據鏈路層為主，討論為汽車控制系統用途等制定新壹代標準。
重要聯盟
相比AVnu聯盟，在車載以太網的發展過程中，OPEN Alliance SIG聯盟扮演著更加舉足輕重的角色。早在2011年，作為創始成員，寶馬公司和現代汽車公司與Broadcom(博通)公司、恩智浦半導體公司、飛思卡爾半導體公司以及哈曼國際公司成立了壹個特別興趣小組(SIG)—OPEN聯盟(One-Pair Ether-Net)，以促進基於以太網的汽車互連的廣泛采用。該團體旨在幫助汽車行業改善車內安全性、舒適度以及信息娛樂體驗，同時極大地降低網絡復雜性和布線成本，並制定車載以太網的相關標準。
兩年後的今天，OPEN(One-Pair Ether-Net)Alliance SIG的成員正在迅速增加。截至2013年6月，加盟OPEN Alliance SIG的企業及集團已經超過了140家，而在大約壹年前還只有50家左右，數量增加了近兩倍。2013年6月，卡特彼勒、標致雪鐵龍、豐田、大眾、沃爾沃等公司都加入了該團體。該聯盟目前並沒有準入限制，並且計劃在未來數月內增加更多汽車供應商和制造商成員。OPEN Alliance SIG迅速壯大的背景實際上就是汽車行業開始朝著使用車載以太網的方向轉舵的信號。
OPEN Alliance SIGBroadcom聯盟創始成員，同時也是目前處於全球以太網市場領導地位的Broadcom公司表示，汽車市場將是Broadcom繼基礎設施和網絡(包括個人PC、數據中心等)、手持移動設備(包括手機、平板、藍牙等設備)、寬帶通信市場(以太網)後的第四大重要產品線。根據Broadcom公司汽車網絡產品高級產品線經理Timothy Lau提供的數據，汽車半導體的需求從2005年開始不斷上升，預計到2014年，全球市場規模可達到250億美元。
如今，以太網已能夠正式進入諸如CAN、LIN、FlexRay和MOST這樣的汽車網絡行列，而其幕後推手便就是OPEN聯盟旗下的Broadcom、飛思卡爾以及BMW公司為代表的成員。現在，它正在促進100Mbps以太網互連作為汽車網絡應用標準，同時推動博通BroadR-Reach以太網解決方案在下壹代汽車網絡內得到大規模的應用。
據悉，Broadcom將按照OPEN AllianceSIGBroadcom聯盟RAND條款提供BroadR-Reach規範的使用許可，所有感興趣的OPEN聯盟成員都可獲得使用該規範的許可證，支持以太網的寶馬汽車早在2008年便開始上市，而其2013年法蘭克福車展推出的新款X5車型已經采用該技術。寶馬還在進行提高車載以太網的最大數據傳輸速度的研究，計劃2018年將現行的100Mbps的速度提高至1Gbps。
BroadR-Reach是Broadcom公司近期推出的系列汽車解決方案，***有5種產品：包括配備4種物理層的7端口“BCM89500”、配備5種物理層的7端口“BCM89501”、配備2種物理層的4端口“BCM89200”、單端口“BCM89810”、配備支持10/100/1000BASE-T物理層的“BCM89610”。
采用該系統的首家汽車半導體供應商便是OPEN聯盟成員恩智浦(NXP)公司，並為該系統提供收發器(PHY)。BroadR-Reach技術專為滿足汽車行業的嚴格需求而設計，通過單對非屏蔽雙絞線提供高性能的100Mbps帶寬。由於無需布設昂貴、笨重的屏蔽電纜，汽車制造商可以極大地降低互連成本和電纜系統重量。
而非OPEN聯盟中，瑞薩電子公司也早在2011年6月8日宣布推出了六個新型第四代(X4代)、基於V850系列的S系列微控制器(MCU)，該微控制器同時支持以太網以及MOST網絡。
由於多種行業都參與技術開發，車載以太網正在走向普及。據OPEN聯盟的規劃，以太網將於2014年被用於車載AV(視聽)設備，2015年以後開始應用於主幹網絡，以太網在車載LAN中的存在感將不斷提高。
另壹方面，車載以太網的應用除了可靠性、安全性，與所有電子設備壹樣，以太網的汽車電氣設備也要面臨的壹項最嚴峻挑戰，便是目前行業對電磁幹擾(EMI)性能的嚴格要求。信號傳輸速度伴隨數據速度的增長，也變得越來越快，這會導致更高的能量排放。行業面臨的第壹個挑戰是要設定以太網技術的排放限值和所需帶寬。就視頻和相機成像傳輸來說，以BroadR-Reach技術為代表，有關100Mbps快速以太網是否真正夠用，或者是否需要推進千兆以太網數據傳輸速度，目前業界仍然存有爭議。
(本文轉自電子工程世界：/qcdz/2013/1028/article_8088.html)