今天汽車中廣泛應(yīng)用的是網(wǎng)絡(luò)是CAN和LIN，它們主要應(yīng)用于車身電子和一些關(guān)鍵的安全性應(yīng)用，如電動車窗/車門/車椅控制、電動雨刷、引擎控制、安全氣囊控制等，這些應(yīng)用的特點是需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小，但要求非常高的實時性和可靠性。
CAN現(xiàn)場總線的最大帶寬只有12Mbps，隨著越來越多的高清視頻應(yīng)用進入汽車，如ADAS(先進輔助駕駛系統(tǒng))、360度全景泊車系統(tǒng)和藍光DVD播放系統(tǒng)，汽車網(wǎng)絡(luò)必須支持從車頭和車尾實時地向駕駛員前面顯示面板傳送720p以上高清視頻，這時候CAN總線帶寬已經(jīng)遠遠不夠用了。這也是為什么今天汽車業(yè)界在發(fā)展MOST多媒體總線的背后原因。
MOST總線的帶寬是夠了，它能提供的最大帶寬是150Mbps，但MOST是共享總線，也就是多個設(shè)備共享這150Mbps帶寬，當某個設(shè)備占用大帶寬的時候，別的設(shè)備可能就沒有資源了。例如，當后座乘客在看藍光DVD影片時，駕駛員從ADAS看到的圖像可能就會時斷時續(xù)。此外，ADAS系統(tǒng)在車身周圍都配有很多攝像頭，現(xiàn)在這些攝像頭都是模擬的，但現(xiàn)在有一個趨勢是，這些模擬攝像頭要全部轉(zhuǎn)向數(shù)字攝像頭，而且分辨率至少要達到720P。要傳輸這么高清晰度的數(shù)據(jù)信號，目前都是用壓縮的方法做的，但壓縮過以后還是需要30兆帶寬，可以想象如果不壓縮的話，需要的帶寬就更多了。這么多數(shù)字攝像頭如果同時工作，MOST總線就已經(jīng)滿足不了需求。
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為了解決這一問題，博通最近開發(fā)出了專門針對汽車市場的物理層收發(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)，也就是每一個設(shè)備或每一條鏈路都可以專享100兆的帶寬，這樣無論今后汽車內(nèi)要增加什么高帶寬應(yīng)用，都不用擔心總線帶寬問題。
更重要的是，BCM89810使得客戶只需使用單對非屏蔽雙絞線就可以實現(xiàn)100Mbps帶寬，從而為汽車市場提供了業(yè)界成本最低的高帶寬連接解決方案。
目前汽車中采用的FlexRay和MOST總線使用LVDS電纜來傳送大帶寬數(shù)據(jù)，但LVDS為了滿足汽車對電磁輻射的要求，需要有很厚的屏蔽層，同時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80%，線纜重量減少多達30%，這可使得同樣的燃油能跑更多的路，這一點對新興的電動汽車來說特別具有意義。
成本低廉的以太網(wǎng)目前已經(jīng)解決了此前汽車業(yè)內(nèi)廣為擔心的實時性、可靠性和安全性問題，未來很有希望成為汽車市場的一匹黑馬。目前寶馬汽車已經(jīng)宣布將在2013年推出的X5汽車中廣泛采用博通以太網(wǎng)解決方案，其它汽車制造商也在積極評估中。
博通、飛思卡爾和OmniVision最近還推出了3方共同開發(fā)的360度全景停車輔助系統(tǒng)，這是世界上第一款基于以太網(wǎng)的停車輔助系統(tǒng)。3家公司通過合作，整合了最先進的半導(dǎo)體創(chuàng)新與卓越的汽車電子技術(shù)專長，在從封閉式應(yīng)用向開放和可擴展的以太網(wǎng)駕駛員輔助網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變的過程中，邁出了重要的一步。這種開放式網(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)沒能進入汽車市場呢？“傳統(tǒng)的100Mbps標準以太網(wǎng)解決方案之所以進不了汽車市場，主要是因為它必須用兩對或四對非屏蔽雙絞線進行傳輸，PHY內(nèi)部的工作頻率要到200兆赫茲左右，其電磁輻射量沒有辦法滿足汽車對EMC的要求。”博通網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施部高級產(chǎn)品線經(jīng)理Timothy Lau說，“BCM89810之所以能滿足汽車對EMC的要求，主要是實現(xiàn)了兩大改進：一是它支持用單對非屏蔽雙絞線線就可以進行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除了可以滿足汽車非常嚴格的EMC要求，而且還可以滿足極高的溫度要求，它的工作溫度范圍是軍用級或汽車級的，達到-45℃到+125℃。Timothy Lau表示，這款產(chǎn)品甚至可以用在汽車引擎附近，盡管汽車引擎附近通常是汽車內(nèi)溫度最高的地方。BCM89810已經(jīng)符合TS16949標準，目前我們還正在對它進行AEC-Q100的認證。
就通過非屏蔽銅線傳送編碼以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包而言，BCM89810執(zhí)行所有物理層功能，可通過今天汽車內(nèi)使用的單對雙絞線電纜，一致、可靠地工作。M89810完全符合RGMII和MII接口規(guī)范要求，因此可與車內(nèi)其他以太網(wǎng)設(shè)備是兼容。
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BCM89810 BroadR-Reach汽車PHY的技術(shù)特色包括：1）集成在單芯片上的以太網(wǎng)PHY；2）通過單對銅纜以100Mbps工作；3）先進的節(jié)能技術(shù)，支持多種低功率模式；4）滿足汽車工作環(huán)境的嚴格要求（AEC-Q100、EMC、汽車溫度級）；5）支持IEEE 1588 v2和802.1AS標準，實現(xiàn)了準確的網(wǎng)絡(luò)時間同步；6）匹配線路輸出阻抗；6）EMI輻射低，抗干擾性強。
Timothy Lau說：“BCM89810目前已開始提供樣品，批量交付定于2012年上半年開始，一定會努力趕在寶馬X5車型上市之前?！?
整個汽車半導(dǎo)體市場的容量現(xiàn)在呈非?？焖俚脑鲩L態(tài)勢，在2009年的時候，這個市場還大約只有150億美金，但預(yù)計到2015年，這個市場將膨脹到260億美金。
汽車對車載電子設(shè)備的需求在過去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。一個典型的例子是ADAS，其它典型例子包括：車內(nèi)信息娛樂系統(tǒng)、藍光DVD播放系統(tǒng)和高清顯示應(yīng)用。這些越來越復(fù)雜的車載系統(tǒng)需要的帶寬也越來越多，對車內(nèi)的互連系統(tǒng)提出了一個更苛刻的需求，要求的帶寬也隨之大幅增加。
汽車行業(yè)另外一個發(fā)展趨勢是希望新的互聯(lián)標準是開放性、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，這些汽車廠商希望把車內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一簡化，將目前車內(nèi)的CAN、LIN、FlexRay網(wǎng)絡(luò)都統(tǒng)一到一個簡單的、成本低的以太網(wǎng)絡(luò)上。
汽車以太網(wǎng)應(yīng)用示意圖71tesmc
Timothy Lau強調(diào)指出：“這是我們的遠期目標，在此之前，我認為將是CAN、LIN和以太網(wǎng)共存的狀態(tài)?！?
為了促進以太網(wǎng)在汽車中的應(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OPEN聯(lián)盟，這個聯(lián)盟旨在發(fā)展促進新一代車內(nèi)以太網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展，同時推動博通BroadR-Reach以太網(wǎng)解決方案在下一代汽車網(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應(yīng)用以外，汽車音響業(yè)也正在朝以太網(wǎng)方向發(fā)展。例如，OPEN聯(lián)盟的HARMAN就是專門做車載音響系統(tǒng)的，他們現(xiàn)在就在開發(fā)基于以太網(wǎng)的音響系統(tǒng)。我們估計，在未來會有越來越多的汽車音響廠商加入到這個行業(yè)里來。
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博通的BroadR-Reach產(chǎn)品目前主要有5個器件，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PHY和5個PHY，可以應(yīng)用在新型網(wǎng)絡(luò)中進行多個不同產(chǎn)品的互連。BCM89200是四端口、第二層交換芯片，集成了2個PHY。第一款PHY的型號是BCM89610，這是單口10/100/1000BAST-T PHY，只用于汽車系統(tǒng)診斷，診斷時一般汽車處于熄火狀態(tài)，因此對EMC的要求不是很苛刻。另外一款PHY是89810，這是針對多種設(shè)備之間的互連而做的PHY，可以用在系統(tǒng)源端，包括EIS、車內(nèi)的娛樂系統(tǒng)等。所有這五款產(chǎn)品都符合OPEN聯(lián)盟這個組織的規(guī)定。
博通產(chǎn)品市場高級總監(jiān)Ali Abaye博士說：“以太網(wǎng)是一種簡單、成熟的開放標準，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Broadcom新的BCM89810 PHY的推出，大量車內(nèi)應(yīng)用也會同樣顯著地降低擁有成本，并大幅度降低布線費用?！?
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責編：Quentin
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