今天汽車(chē)中廣泛應(yīng)用的是網(wǎng)絡(luò)是CAN和LIN，它們主要應(yīng)用于車(chē)身電子和一些關(guān)鍵的安全性應(yīng)用，如電動(dòng)車(chē)窗/車(chē)門(mén)/車(chē)椅控制、電動(dòng)雨刷、引擎控制、安全氣囊控制等，這些應(yīng)用的特點(diǎn)是需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小，但要求非常高的實(shí)時(shí)性和可靠性。
CAN現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的最大帶寬只有12Mbps，隨著越來(lái)越多的高清視頻應(yīng)用進(jìn)入汽車(chē)，如ADAS(先進(jìn)輔助駕駛系統(tǒng))、360度全景泊車(chē)系統(tǒng)和藍(lán)光DVD播放系統(tǒng)，汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)必須支持從車(chē)頭和車(chē)尾實(shí)時(shí)地向駕駛員前面顯示面板傳送720p以上高清視頻，這時(shí)候CAN總線(xiàn)帶寬已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠用了。這也是為什么今天汽車(chē)業(yè)界在發(fā)展MOST多媒體總線(xiàn)的背后原因。
MOST總線(xiàn)的帶寬是夠了，它能提供的最大帶寬是150Mbps，但MOST是共享總線(xiàn)，也就是多個(gè)設(shè)備共享這150Mbps帶寬，當(dāng)某個(gè)設(shè)備占用大帶寬的時(shí)候，別的設(shè)備可能就沒(méi)有資源了。例如，當(dāng)后座乘客在看藍(lán)光DVD影片時(shí)，駕駛員從ADAS看到的圖像可能就會(huì)時(shí)斷時(shí)續(xù)。此外，ADAS系統(tǒng)在車(chē)身周?chē)寂溆泻芏鄶z像頭，現(xiàn)在這些攝像頭都是模擬的，但現(xiàn)在有一個(gè)趨勢(shì)是，這些模擬攝像頭要全部轉(zhuǎn)向數(shù)字?jǐn)z像頭，而且分辨率至少要達(dá)到720P。要傳輸這么高清晰度的數(shù)據(jù)信號(hào)，目前都是用壓縮的方法做的，但壓縮過(guò)以后還是需要30兆帶寬，可以想象如果不壓縮的話(huà)，需要的帶寬就更多了。這么多數(shù)字?jǐn)z像頭如果同時(shí)工作，MOST總線(xiàn)就已經(jīng)滿(mǎn)足不了需求。
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為了解決這一問(wèn)題，博通最近開(kāi)發(fā)出了專(zhuān)門(mén)針對(duì)汽車(chē)市場(chǎng)的物理層收發(fā)器(PHY) BroadR-Reach BCM89810，它使得100Mbps以太網(wǎng)可以在汽車(chē)環(huán)境下正常工作。與MOST相比，以太網(wǎng)采用的是星形連接架構(gòu)，也就是每一個(gè)設(shè)備或每一條鏈路都可以專(zhuān)享100兆的帶寬，這樣無(wú)論今后汽車(chē)內(nèi)要增加什么高帶寬應(yīng)用，都不用擔(dān)心總線(xiàn)帶寬問(wèn)題。
更重要的是，BCM89810使得客戶(hù)只需使用單對(duì)非屏蔽雙絞線(xiàn)就可以實(shí)現(xiàn)100Mbps帶寬，從而為汽車(chē)市場(chǎng)提供了業(yè)界成本最低的高帶寬連接解決方案。
目前汽車(chē)中采用的FlexRay和MOST總線(xiàn)使用LVDS電纜來(lái)傳送大帶寬數(shù)據(jù)，但LVDS為了滿(mǎn)足汽車(chē)對(duì)電磁輻射的要求，需要有很厚的屏蔽層，同時(shí)連接器也是非常的復(fù)雜和昂貴。
博通的BroadR-Reach技術(shù)使得普通的非屏蔽雙絞線(xiàn)就能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)在LVDS做到的事情，互連成本能降低多達(dá)80%，線(xiàn)纜重量減少多達(dá)30%，這可使得同樣的燃油能跑更多的路，這一點(diǎn)對(duì)新興的電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)特別具有意義。
成本低廉的以太網(wǎng)目前已經(jīng)解決了此前汽車(chē)業(yè)內(nèi)廣為擔(dān)心的實(shí)時(shí)性、可靠性和安全性問(wèn)題，未來(lái)很有希望成為汽車(chē)市場(chǎng)的一匹黑馬。目前寶馬汽車(chē)已經(jīng)宣布將在2013年推出的X5汽車(chē)中廣泛采用博通以太網(wǎng)解決方案，其它汽車(chē)制造商也在積極評(píng)估中。
博通、飛思卡爾和OmniVision最近還推出了3方共同開(kāi)發(fā)的360度全景停車(chē)輔助系統(tǒng)，這是世界上第一款基于以太網(wǎng)的停車(chē)輔助系統(tǒng)。3家公司通過(guò)合作，整合了最先進(jìn)的半導(dǎo)體創(chuàng)新與卓越的汽車(chē)電子技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)，在從封閉式應(yīng)用向開(kāi)放和可擴(kuò)展的以太網(wǎng)駕駛員輔助網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，邁出了重要的一步。這種開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)允許多種系統(tǒng)便捷地獲取信息。
那么，為什么此前100Mbps以太網(wǎng)沒(méi)能進(jìn)入汽車(chē)市場(chǎng)呢？“傳統(tǒng)的100Mbps標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)解決方案之所以進(jìn)不了汽車(chē)市場(chǎng)，主要是因?yàn)樗仨氂脙蓪?duì)或四對(duì)非屏蔽雙絞線(xiàn)進(jìn)行傳輸，PHY內(nèi)部的工作頻率要到200兆赫茲左右，其電磁輻射量沒(méi)有辦法滿(mǎn)足汽車(chē)對(duì)EMC的要求?！辈┩ňW(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施部高級(jí)產(chǎn)品線(xiàn)經(jīng)理Timothy Lau說(shuō)，“BCM89810之所以能滿(mǎn)足汽車(chē)對(duì)EMC的要求，主要是實(shí)現(xiàn)了兩大改進(jìn)：一是它支持用單對(duì)非屏蔽雙絞線(xiàn)線(xiàn)就可以進(jìn)行100兆數(shù)據(jù)的傳輸。二是博通成功降低了PHY的工作頻率，BCM89810內(nèi)部的工作頻率只需50兆左右。”
BCM89810除了可以滿(mǎn)足汽車(chē)非常嚴(yán)格的EMC要求，而且還可以滿(mǎn)足極高的溫度要求，它的工作溫度范圍是軍用級(jí)或汽車(chē)級(jí)的，達(dá)到-45℃到+125℃。Timothy Lau表示，這款產(chǎn)品甚至可以用在汽車(chē)引擎附近，盡管汽車(chē)引擎附近通常是汽車(chē)內(nèi)溫度最高的地方。BCM89810已經(jīng)符合TS16949標(biāo)準(zhǔn)，目前我們還正在對(duì)它進(jìn)行AEC-Q100的認(rèn)證。
就通過(guò)非屏蔽銅線(xiàn)傳送編碼以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包而言，BCM89810執(zhí)行所有物理層功能，可通過(guò)今天汽車(chē)內(nèi)使用的單對(duì)雙絞線(xiàn)電纜，一致、可靠地工作。M89810完全符合RGMII和MII接口規(guī)范要求，因此可與車(chē)內(nèi)其他以太網(wǎng)設(shè)備是兼容。
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BCM89810 BroadR-Reach汽車(chē)PHY的技術(shù)特色包括：1）集成在單芯片上的以太網(wǎng)PHY；2）通過(guò)單對(duì)銅纜以100Mbps工作；3）先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，支持多種低功率模式；4）滿(mǎn)足汽車(chē)工作環(huán)境的嚴(yán)格要求（AEC-Q100、EMC、汽車(chē)溫度級(jí)）；5）支持IEEE 1588 v2和802.1AS標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步；6）匹配線(xiàn)路輸出阻抗；6）EMI輻射低，抗干擾性強(qiáng)。
Timothy Lau說(shuō)：“BCM89810目前已開(kāi)始提供樣品，批量交付定于2012年上半年開(kāi)始，一定會(huì)努力趕在寶馬X5車(chē)型上市之前?！?
整個(gè)汽車(chē)半導(dǎo)體市場(chǎng)的容量現(xiàn)在呈非常快速的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，在2009年的時(shí)候，這個(gè)市場(chǎng)還大約只有150億美金，但預(yù)計(jì)到2015年，這個(gè)市場(chǎng)將膨脹到260億美金。
汽車(chē)對(duì)車(chē)載電子設(shè)備的需求在過(guò)去10年中翻了一番，而且除了數(shù)量上增加以外，復(fù)雜性也在不斷增加。一個(gè)典型的例子是ADAS，其它典型例子包括：車(chē)內(nèi)信息娛樂(lè)系統(tǒng)、藍(lán)光DVD播放系統(tǒng)和高清顯示應(yīng)用。這些越來(lái)越復(fù)雜的車(chē)載系統(tǒng)需要的帶寬也越來(lái)越多，對(duì)車(chē)內(nèi)的互連系統(tǒng)提出了一個(gè)更苛刻的需求，要求的帶寬也隨之大幅增加。
汽車(chē)行業(yè)另外一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是希望新的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)是開(kāi)放性、兼容性的架構(gòu)，這樣他們可以很容易地把現(xiàn)有的應(yīng)用嵌入到新的系統(tǒng)里面去。在不增加成本的前提下，這些汽車(chē)廠商希望把車(chē)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一簡(jiǎn)化，將目前車(chē)內(nèi)的CAN、LIN、FlexRay網(wǎng)絡(luò)都統(tǒng)一到一個(gè)簡(jiǎn)單的、成本低的以太網(wǎng)絡(luò)上。
汽車(chē)以太網(wǎng)應(yīng)用示意圖71tesmc
Timothy Lau強(qiáng)調(diào)指出：“這是我們的遠(yuǎn)期目標(biāo)，在此之前，我認(rèn)為將是CAN、LIN和以太網(wǎng)共存的狀態(tài)。”
為了促進(jìn)以太網(wǎng)在汽車(chē)中的應(yīng)用，最近博通還和業(yè)界的一些領(lǐng)先廠商(如BMW、現(xiàn)代、路虎、NXP、飛思卡爾和HARMAN)共同倡議建立了一個(gè)OPEN聯(lián)盟，這個(gè)聯(lián)盟旨在發(fā)展促進(jìn)新一代車(chē)內(nèi)以太網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展，同時(shí)推動(dòng)博通BroadR-Reach以太網(wǎng)解決方案在下一代汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)得到大規(guī)模的應(yīng)用。
Timothy Lau表示，除了上述提到的重要目標(biāo)應(yīng)用以外，汽車(chē)音響業(yè)也正在朝以太網(wǎng)方向發(fā)展。例如，OPEN聯(lián)盟的HARMAN就是專(zhuān)門(mén)做車(chē)載音響系統(tǒng)的，他們現(xiàn)在就在開(kāi)發(fā)基于以太網(wǎng)的音響系統(tǒng)。我們估計(jì)，在未來(lái)會(huì)有越來(lái)越多的汽車(chē)音響廠商加入到這個(gè)行業(yè)里來(lái)。
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博通的BroadR-Reach產(chǎn)品目前主要有5個(gè)器件，包括三款交換芯片和二片完全集成了BroadR-Reach的PHY。BCM89500和BCM89501是7端口、第二層交換芯片，分別集成有4個(gè)PHY和5個(gè)PHY，可以應(yīng)用在新型網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行多個(gè)不同產(chǎn)品的互連。BCM89200是四端口、第二層交換芯片，集成了2個(gè)PHY。第一款PHY的型號(hào)是BCM89610，這是單口10/100/1000BAST-T PHY，只用于汽車(chē)系統(tǒng)診斷，診斷時(shí)一般汽車(chē)處于熄火狀態(tài)，因此對(duì)EMC的要求不是很苛刻。另外一款PHY是89810，這是針對(duì)多種設(shè)備之間的互連而做的PHY，可以用在系統(tǒng)源端，包括EIS、車(chē)內(nèi)的娛樂(lè)系統(tǒng)等。所有這五款產(chǎn)品都符合OPEN聯(lián)盟這個(gè)組織的規(guī)定。
博通產(chǎn)品市場(chǎng)高級(jí)總監(jiān)Ali Abaye博士說(shuō)：“以太網(wǎng)是一種簡(jiǎn)單、成熟的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，每一種基于以太網(wǎng)的應(yīng)用都極大地降低了擁有成本。隨著B(niǎo)roadcom新的BCM89810 PHY的推出，大量車(chē)內(nèi)應(yīng)用也會(huì)同樣顯著地降低擁有成本，并大幅度降低布線(xiàn)費(fèi)用?！?
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責(zé)編：Quentin
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