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2021年06月25日 | 为什么以太网是车载连接的基础
2021-06-25
毫不夸张地说，互联互通是我们所有日常技术能够发挥作用的命脉，并延伸到我们汽车内部的连接。不过，在这篇博文中，我们探讨的不是司机、乘客及其设备的无线通信。相反，我们说的是一种总线，它在汽车内部传输数据，使其所有部件能够相互通信，从车窗到ESP和ABS系统，再到任何需要驾驶员输入的电子系统。
汽车制造商的现代数据传输始于1983年控制器局域网总线（CAN总线）的发展，从这个较低的起点开始，线缆和连接选项的数量迅速增加，以跟上不断增长的车辆周围移动数据的更多需求：事实上，CAN XL于2019年推出。市场上有这么多的选项，很难知道哪一个在速度、可用性和功能方面真正领先。
几十种选择：一个赢家
下面可以看到从1983年到现在的一系列不同的连接标准，以及它们数据传输速度方面的衡量标准。虽然这并非衡量网络的唯一指标，但它肯定是一个主要标准。
然而，车内连接的鼻祖CAN 总线，在数据速度方面与电气和电子工程师协会 （IEEE）以太网标准相比步履蹒跚，尤其是在高端方面。这些数字清楚地描绘了任何明智的工程师会选择什么来连接车辆中的无数系统。
正如我们上面所说，这里并非只关注峰值传输速度，但车辆最通用的选择是能够广泛连接。以太网 IEEE 802.3bw 不仅提供了千兆位的速度，而且它还有一个特点，使它非常适合复杂的车内环境，即它可以扩展到多个子系统，使它们能够通过一对电缆发送和接收数据。当与高速点对点IEEE标准同级总线一起部署用于干线通信时，以太网成为车辆电子设计灵活性的解决方案。
以太网是每个人都听说过的名字，无论是工程师还是最终用户。它作为连接标准无处不在，这意味着它得到了市场上几乎所有的操作系统和SoC 的支持。在设计任何给定车辆的完整电子生态系统时，这使设计变得更加轻松。信息娱乐系统可能正在运行 AndroidAuto，ADAS 功能可能运行在定制的 Linux 层上，传感器和摄像头可能使用自己的定制操作系统，但以太网可以支撑这一切。
由于在所有这些设备中都普遍使用传输控制协议/互联网协议 （TCP/IP），使用以太网意味着在为汽车专用网络系统（如CAN总线）创建自定义层方面无需额外的工作。
这种可扩展性、标准化和通用性的结合，使得系统能够处理任何事情，从简单的远程通信，到未来自动驾驶汽车所需的数百个传感器，使用相同的基本组件。
更多的数据，更多的决策，更多的安全关键命令
我们看到，在很短的时间内，车辆周围的数据量呈现指数级增长。越来越多的车辆配备了ADAS功能，在真实世界中，数十个摄像头记录高达4K的图像，这些摄像头必须将这些数据传递给处理器进行决策，因此需要高达 400Gbps 的网络。
关于大容量数据，目前主要有两个的解决方案。第一种方法是避免需要如此高的带宽，不是集中处理所有数据，而是在边缘传感器上处理尽可能多的数据。然后，这种处理的结果可以小得多的数据包移回中央处理器。但是，这会增加成本，并可能影响数据馈送的可靠性。通过为每个传感器或传感器组配备一个独立的处理器，将大大增加车辆的硅面积和成本。
第二种方法是使用高带宽连接（如最新的IEEE以太网标准），通过交换机或路由器将原始数据移回中央处理器。这不仅降低了分散处理的成本，同时由于 IEEE 标准可以减少瞬态故障的发生，还可以确保数据传输更加安全。
没有目的地的数据是无用的
这个难题的最后一块是互联。由于每秒有几十个或几百个数据流和数百万个命令，您需要一些东西来控制这些数据流，并确保数据在正确的时间、正确的位置无故障地到达。
Imagination 的 EPP可以做到这一点，同时符合最高的汽车安全标准。基于ImaginationEPP 的时间敏感网络 （TSN） 功能，在发生故障时可以以冗余方式发送数据包，这意味着问题可以在发生之前修复或在往返之后记录。
TSN 还使EPP能够优先考虑被系统标记为安全关键的某些功能或数据包。这意味着，如果存在带宽限制，并且必须在发送安全关键传感器数据和与蓝牙接口的命令之间进行选择，EPP可以发送更重要的数据包，从而确保功能安全。
所有这些结合在一起，使Imagination能够提供符合ASIL-B和ISO 26262认证一致性标准的EPP，用于安全关键系统。安全实惠纵观汽车电子行业的众多线缆标准，以太网是明显的赢家。其高带宽和广泛采用意味着它是一种经济高效且强大的车内联网方式。再加上高质量的 IP，如 Imagination已经开放许可的以太网数据包处理器（EPP），这是目前和将来提供驾驶员在车辆周围所需要高级功能的最安全方法。
史海拾趣
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