高速以太网发展迅速，或将最终整合其它汽车网络

吉姆/文

OPEN联盟推动汽车以太网迅速发展

从以太网诞生到现在，其高速的传输能力以及低廉的成本，使其成为了目前应用最为广泛的局域网。过去，以太网主要应用在办公网络、工厂及家庭娱乐领域。在众多以太网供应商的支持下，庞大的办公市场和急剧膨胀的消费市场使以太网的定价水平能够远低于任何“定制”协议的定价。

根据Broadcom公司汽车网络产品高级产品线经理Timothy Lau提供的数据，汽车半导体的需求从2005年开始不断上升，预计到2014年，全球市场规模可达到250亿美元。他表示，目前Broadcom公司在全球以太网市场处于领导地位，汽车市场将是Broadcom继基础设施和网络（包括个人PC、数据中心等）、手持移动设备（包括手机、平板、蓝牙等设备）、宽带通信市场（以太网）后的第四大重要产品线。

如今，以太网已能够正式进入诸如CAN、LIN、FlexRay和MOST这样的汽车网络行列，而其幕后推手则是以博通、飞思卡尔以及一部分汽车业领先厂商成立的OPEN联盟（如BMW、现代、路虎、NXP和HARMAN）。这个联盟旨在促进100Mbps以太网互连作为汽车网络应用标准，同时推动博通BroadR-Reach以太网解决方案在下一代汽车网络内得到大规模的应用。

Broadcom 公司基础设施和网络集团 汽车网络产品高级产品线经理Tim Lau

据了解，Broadcom将按照RAND条款提供BroadR-Reach规范的使用许可，所有感兴趣的OPEN联盟成员都可获得使用该规范的许可证，支持以太网的宝马汽车已于2008年开始上市，据透露2013年宝马推出的X5系列就会采用该技术。该联盟目前并没有准入限制，计划在未来数月内增加更多汽车供应商和制造商成员。所有有兴趣的OPEN联盟成员公司都可以获得使用BroadR-Reach性能规范的许可，只需按照RAND条款从Broadcom公司获得一个许可证即可。

BroadR-Reach是Broadcom近期推出的系列汽车解决方案，共有5种产品：包括配备4种物理层的7端口“BCM89500”、配备5种物理层的7端口“BCM89501”、配备2种物理层的4端口“BCM89200”、单端口“BCM89810”、配备支持10/100/1000BASE-T物理层的“BCM89610”。OPEN联盟成员恩智浦（NXP）随即宣布成为采用博通BroadR-Reach技术的首家汽车半导体供应商为该系统提供收发器（PHY）。Freescale 提供MPC5604E 32位微控制器（MCU），而OmniVision则提供AEC-Q100、具大动态范围（HDR）色彩的OV10630单芯片系统（SoC）CMOS图像传感器。非OPEN联盟中，瑞萨电子也于2011年6月8日宣布推出了六个新型第四代（X4代）、基于V850系列的S系列微控制器（MCU），该微控制器就同时支持以太网以及MOST网络。

以太网应用到汽车领域的优势

在工业控制市场，以太网已经证明能够在较大的温度变化范围、剧烈震动、高EMC辐射以及灰尘或潮湿环境等极端条件下实现强劲的性能。例如，麦瑞半导体推出的KSZ8041NL AM单端口快速以太网PHY解决方案就可以支持高达125°C的环境温度。而针对汽车市场的需求，新一代以太网设备也大都具备显著改善的ESD(静电放电)性能。因此，以太网可以很好的适应汽车环境变化。

除此之外，通过Broadcom公司研发的单对非屏蔽双绞线组网，汽车制造商可以替换过去昂贵、笨重的屏蔽电缆，极大地降低互连成本和电缆系统重量。据介绍，BroadR-Reach采用的单对非屏蔽双绞线可以将互连成本显著降低多达80%，并使电缆重量减轻多达30%。

据了解，单对非屏蔽双绞线除了提高传输速率，降低成本，还可实现电力的传输。据工作人员介绍，有些厂商为了满足恶劣的使用环境，会在双绞线上添加一层保护层，但并非电磁屏蔽层。

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非屏蔽单对双绞线（细）与传统的屏蔽线缆（粗）

除了保持原有的可靠性，以太网在性能上也有了极大提升，过去MOST的网络只能采用模拟摄像头，而以太网可以采用高清数字摄像头，同时可传输语音、视频等大容量数据。恩智浦半导体以太网产品营销和业务开发总监Rob Hoeben对此表示：“我们认为，以太网是高带宽车载网络的最佳选择，而BroadR-Reach在该领域表现优异。因此，我们选择与博通进行合作，而不是开展同样的研发工作。这样有利于我们降低开发成本，加快新技术进入汽车市场的速度。我们相信，采用BroadR-Reach技术将极大地促进其普及步伐，使其成为汽车以太网领域的实际标准。我们将基于博通的BroadR-Reach IP技术，开发自己的汽车级PHY产品。”据介绍，第一批恩智浦产品样片将于2013年开始供货。

汽车以太网的主要应用

车载诊断系统(OBD)

汽车以太网的最初应用通常包括车载诊断系统(OBD)，它大大缩短了软件的下载时间。业内似乎有一种普遍的共识：OBD将转向基于IP的接口(即以太网的物理层)，而非速度较慢的传统CAN。

汽车以太网的应用和普及要源于大容量、信息高速传输的发展，车载信息娱乐系统和网络的发展需要借助协议的支持，如以太网和MOST（面向媒体的系统传输），以支持高带宽和高可靠性的数据传输。在欧洲运营的OEM厂商已认可MOST为事实上的汽车网络标准，不过这还仅限于高端的豪华车型。现在，以太网的应用使得非豪华车型也可以使用这些应用。

除了视频信息娱乐等车内应用，推动汽车高带宽快速发展的另一个应用是摄像头安全系统。在很多情况下，如在狭窄空间内倒车、调头等过程中，驾驶员无法获得全面视野，很可能导致汽车损坏或伤害到行人。通过连接安装于汽车外部的多个摄像头，驾驶员可以获得360度的全方位视图，借助仪表板上的显示屏实时了解周围事态。而目前车载高清IP摄像头的拍摄格式已达到720P，即使经过压缩后的数据流也需要至少30兆的带宽，在这种情况下必须用以太网才能适应这种需求。

Broadcom公司、飞思卡尔半导体公司和OmniVision公司近日联合宣布的360度全景停车辅助系统，则是另一款全新应用，这也是全球第一款基于以太网的停车辅助系统。这种开放式网络允许多种系统便捷地获取信息，能够为价格实惠的CMOS图像传感器提供很高的图像分辨率。据了解，搭载360度全景停车辅助系统的汽车将在2012年上半年开始批量上市。

Timothy Lau透露，目前以太网取代的主要是FlexRay和MOST网络，与低带宽的CAN和LIN网络共存。“随着汽车网络的发展，未来汽车厂商将会倾向于减少网络的数量，未来所有的网络或许会集合到一个以太网中，这也是有可能的。”Timothy Lau表示，由于以太网可以传输各种数据，甚至包括供电，因此可以将过去分立的网络整合成为同一个网络。

本文来自《电子工程专辑》2012年2月刊，为本刊作者原创，谢绝转载。