本文來(lái)自微信公眾號(hào)“電子發(fā)燒友網(wǎng)”，作者/李寧遠(yuǎn)。
為了應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)需求和高速連接，很多應(yīng)用中的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施都變得越來(lái)越復(fù)雜，在汽車領(lǐng)域，同樣如此。此前速度高達(dá)500Kbps的CAN總線架構(gòu)在幾十年間一直是大多數(shù)車輛通信網(wǎng)絡(luò)的中堅(jiān)支柱。
然而提高安全性和工作效率的高級(jí)車輛功能和自動(dòng)化動(dòng)能所需的數(shù)據(jù)帶寬過(guò)大，單憑CAN無(wú)法滿足需求，目前來(lái)看，在車輛架構(gòu)中無(wú)外乎是增加更多的專用CAN網(wǎng)絡(luò)來(lái)滿足這些需求，或者，集成更快的通信協(xié)議進(jìn)入車輛，比如以太網(wǎng)。
商用車與工業(yè)車輛的數(shù)據(jù)連接升級(jí)
隨著高級(jí)功能需求和數(shù)據(jù)需求的不斷增加，CAN總線網(wǎng)絡(luò)根本無(wú)法支持高級(jí)功能所需且日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)連接要求。增加更多的專用CAN網(wǎng)絡(luò)也只是一時(shí)之計(jì)，雖然這樣能夠解決一些數(shù)據(jù)傳輸升級(jí)面臨的困擾，但是在日益增長(zhǎng)的傳輸數(shù)據(jù)量和傳輸速度需求下，CAN無(wú)法在汽車內(nèi)將數(shù)據(jù)從任何源位置快速完成傳輸。
即便升級(jí)到CAN FD，提升了傳輸速率，在當(dāng)前自動(dòng)駕駛和功能安全的需求之下，這樣的連接仍然顯得不太夠用。
工業(yè)和商用車輛設(shè)計(jì)師連接技術(shù)的升級(jí)能夠支持車輛中的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，來(lái)設(shè)計(jì)許多高速數(shù)據(jù)應(yīng)用。如工業(yè)和商用車輛設(shè)計(jì)師開(kāi)始使用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和組件來(lái)實(shí)現(xiàn)診斷、車內(nèi)信息娛樂(lè)、后視和側(cè)視攝像系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制等功能。
這些功能都需要大量數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，以太網(wǎng)提供了高速傳輸數(shù)據(jù)的能力。通過(guò)使用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和連接器，OEM設(shè)計(jì)人員可以將更多設(shè)備無(wú)縫集成到網(wǎng)絡(luò)上并提升車輛中數(shù)據(jù)連接的速度。
商用車與工業(yè)車輛在這一點(diǎn)上的需求是相同的，不同的是商用車對(duì)維持信號(hào)完整性和可靠的傳輸數(shù)據(jù)相對(duì)低一些，商用車輛以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)只需要滿足長(zhǎng)達(dá)15米的技術(shù)要求即可，但工業(yè)級(jí)車輛中，必須在更長(zhǎng)距離下保持信號(hào)完整性（40米），同時(shí)要承受強(qiáng)振動(dòng)、極端溫度和沖擊，以及強(qiáng)沙塵條件等。
應(yīng)用以太網(wǎng)連接設(shè)計(jì)車輛系統(tǒng)
首先需要明確的一點(diǎn)是，以太網(wǎng)并不會(huì)取代整個(gè)現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)，而是在適當(dāng)?shù)墓δ芟掠靡蕴W(wǎng)設(shè)計(jì)客戶最想要的功能，例如遠(yuǎn)程信息處理、診斷和ADAS。CAN、LIN、FlexRay和MOST在混合架構(gòu)下各司其職。
將以太網(wǎng)集成到汽車混合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中還是具有一定挑戰(zhàn)性的，如何優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、提前選擇正確連接組件，減少EMI是確保以太網(wǎng)在嚴(yán)苛條件下保持傳輸信號(hào)的完整性的關(guān)鍵。早前正是因?yàn)橐蕴W(wǎng)電磁兼容的問(wèn)題沒(méi)有解決，才導(dǎo)致這一技術(shù)在以前的整車中沒(méi)有得到充分利用。
以太網(wǎng)能夠以更高的頻率運(yùn)行，當(dāng)它位于其他電子器件或金屬部件附近時(shí)更為敏感，這一點(diǎn)是設(shè)計(jì)中的難題。
當(dāng)然并不是一味地選擇強(qiáng)屏蔽的連接組件，對(duì)于不會(huì)暴露于極端沖擊、溫度的地方并不需要更堅(jiān)固的連接器和更長(zhǎng)的電纜。高質(zhì)量的非屏蔽雙絞線纜和連接器已經(jīng)適用于大部分車輛使用的以太網(wǎng)。在必要時(shí)才考慮屏蔽雙絞線纜和增強(qiáng)EMI防護(hù)的連接器。
同時(shí)，也不能低估連接器機(jī)械性能對(duì)通信鏈路的影響，物理層上的每個(gè)連接元件、電纜的布線都會(huì)影響到通信鏈路性能。平衡好連接器在可靠性、機(jī)械性與電氣性上的需求，選擇合適的組件，從而實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)信道下的高速數(shù)據(jù)傳輸才是最具成本效益的。
小結(jié)
汽車對(duì)網(wǎng)絡(luò)和帶寬的需求還在持續(xù)增加，以太網(wǎng)在其中還有很多可以完成替代的應(yīng)用，選擇合適且具有成本效益的汽車以太網(wǎng)連接器構(gòu)建高效的汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為汽車多功能應(yīng)用的發(fā)展構(gòu)建了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
