车载以太网基础知识解析
车载以太网讲解及降噪方法
车载以太网讲解及降噪方法一、车载以太网定义车载以太网是一种连接车内电子单元的新型局域网技术，在单对非屏蔽双绞线上可实现100 Mbit/s 甚至1 Gbit/s 的数据传输速率，同时满足汽车行业高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面的要求。
常用的以太网和车载以太网主要是在物理层不同，基本架构依然是MAC+PHY芯片+传输链路。
主要有100M和1G两种标准。
对于100M车载以太网在PHY层主要有两个规范：BroadR-Reach和100Base-T1，两者都是明确为汽车应用设计的，并且它们之间有很多重叠。
而1000Base-T1这是千兆车载以太网的物理层技术标准。
100Base-T1最显著的特点就是使用单对差分线实现数据传输，从成本上来说降低了线束的成本和重量。
办公用以太网采用了100Base-TX或1000Base-T标准，而用于汽车的以太网则规定使用100Base-T1或1000Base-T1标准。
二、车载以太网标准车载以太网标准化主要由IEEE802.3 和IEEE802.1 工作组、AUTOSAR 联盟、OPEN 联盟及AVnu 联盟起到主要的推动作用，标准化汇总如下表：三、车载以太网应用车载以太网被定义为下一代车载局域网络技术，短期内无法全部取代现有车载网络。
依据车载以太网在汽车网络上的应用过程，大致可分为3个阶段：局部网络阶段、子网络阶段、多子网络阶段。
局部网络阶段：可单独在某个子系统上应用车载以太网技术，实现子系统功能，如基于DoIP 协议的OBD 诊断、使用IP 协议的摄像头等；子网络阶段：可将某几个子系统进行整合，构建车载以太网子系统，实现各子系统的功能，如基于AVB 协议的多媒体娱乐及显示系统、ADAS 系统等；多子网络阶段：将多个子网络进行整合，车载以太网作为车载骨干网，集成动力、底盘、车身、娱乐等整车各个域的功能，形成整车级车载以太网络架构，实现车载以太网在车载局域网络上的全面应用车载作为支持ADAS的设备，各种传感器和摄像头已被逐渐配置于汽车中。
车载以太网芯片
车载以太网芯片车载以太网芯片（Ethernet chip for in-car use）是一种专门为汽车设计的芯片，用于支持车辆内部网络的连接和通信。
它是车辆的中枢系统，负责管理和控制车辆内部的各种设备和功能。
车载以太网芯片主要有以下几个特点：1. 高速传输：车载以太网芯片支持高速数据传输，具有快速的数据传输能力。
它使用以太网协议，能够实现最高1000 Mbps的传输速率，可以满足车载设备对数据传输速率的要求。
2. 多设备互联：车载以太网芯片可以连接和管理多个设备，包括车辆的中控系统、车载娱乐系统、导航系统、安全系统等。
它能够实现这些设备之间的数据交换和通信，提供高效可靠的数据传输通道。
3. 抗干扰性能：车载环境中存在着较多的电磁干扰源，如发动机、变速器和其他电子设备等。
车载以太网芯片具有良好的抗干扰性能，能够确保在干扰环境下仍能稳定和可靠地传输数据。
4. 安全性：车载以太网芯片支持数据加密和身份验证等安全机制，可以确保数据的安全性和完整性。
它可以防止未经授权访问和数据篡改，确保车辆内部网络的安全运行。
车载以太网芯片的应用场景主要包括以下几个方面：1. 车辆信息娱乐系统：车载以太网芯片可以连接车辆信息娱乐系统，实现音频、视频和图像等多媒体数据的传输和播放。
它可以支持高清视频和高保真音频的传输，提供更好的用户体验。
2. 车辆导航系统：车载以太网芯片可以连接车辆导航系统，提供车辆位置数据和导航路线等信息。
它可以实现实时的导航功能，提供准确的路线规划和导航指引，帮助驾驶员准确到达目的地。
3. 车辆安全系统：车载以太网芯片可以连接车辆安全系统，实现各种安全功能，如防盗报警、车辆追踪和远程控制等。
它可以提供远程控制和监控功能，帮助车主实时监控和控制车辆的安全状态。
4. 车辆诊断系统：车载以太网芯片可以连接车辆诊断系统，实现车辆故障诊断和维修等功能。
它可以获取车辆的诊断数据和故障码，帮助修理人员准确判断和解决车辆故障。
第五章 车载以太网【车载网络及信息技术】
车载以太网
• 由于车载以太网的特点，在车辆上主要作为信息主干网络和车载 信息系统的通信网络，图5-1是一个以车载以太网为骨干网的车 上通信网络示例。
• 其中，车辆电子控制系统、动力传动系统以及车身控制等这些要 求实时性可靠性高、传输的数据短、数据量少的系统会仍继续使 用CAN、FlexRay等网络
第五章 车载以太网
• 车载通信技术的发展是从串行通信，到工业总线，再到 总线网络。随着车载电子控制和信息装置的增加以及信 息服务需求的不断增加，更高级的计算机网络的应用是 必然的。
• 多媒体、电子地图、INTERNET网络信息等在车上的应用 • 在车上使用以太网，并对其适当修改，既要保持以太网
的优势特点，又要满足车辆环境的要求，这就是所谓车 载以太网
• 7） 媒介访问方式为CSMA / CD（载波侦听多路访问冲突检 测），原理简单，技术易实现，网络中各工作站地位平等， 不需集中或优先级控制；
• 8） 传输速度为10 Mbps，100 Mbps或以上，目前千兆以太 网和万兆以太网已经投入使用；
• 9） EMC性能——可以根据不同的实际应用情况进行设计， 以满足OEM的EMC要求。
Ethernet Ethernet
Ethernet
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图5-1：以车载以太网为骨干网的车上通信网络架构
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第一节 以太网简介
➢一、定义 • 符合IEEE802.3规范的计算机网络就称为以太网。以太网最
早由Xerox（施乐）公司推出，于1980年DEC、Intel和Xerox 三家公司联合开发成为一个标准。以太网是应用最为广泛 的局域网，包括标准的以太网（10Mbit/s)、快速以太网 （100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太网。它们都符合 IEEE802.3。
汽车车载网络技术详解最新版精品课件第1章 车载网络系统基础知识
6．比特和字节
计算机中的所有信息都以位（bit，亦称比特，是二进制数 字的最小信息单位）为单位进行存储和处理的。 1千字节（KB）= 210字节，即1 024字节 1兆字节（MB）= 220 字节，即1 024KB（1 048 576字节） l千兆字节（GB）= 230字节，即1 024MB（1 073 741 824字节） 注意：换算系数不是1 000，而是1 024。
DDB/Optical（Domestic 音频系统通信协议将DDB作为音频系统总线采 Digital Bus/Optical） 用光通信
5.6Mbit/s
C&C
MOST（Media Oriented 信息系统通信协议以欧洲为中心，由克莱斯
System Transport） 勒与BMW公司推动
IEEE1394
CAN）
同步的CAN
Byteflight
重视安全、按用途分类的控制用LAN协议通用 时分多路复用（FTDMA）
FlexRay
重视安全、按用途分类的控制用LAN协议
1Mbit/s 10Mbit/s 5Mbit/s
Robert Bosch公司 CIA
BMW公司
BMW公司Daimler Chrysler公司
（2）总线数据传输的要求 1）可靠性高 2）使用方便 3）数据密度大 4）数据传输快
（3）总线数据传输的优点 1）简化线束 2）可以进行设备之间的通信，丰富了功能。 3）通过信息共享减少传感器信号的重复数量。
数字总线信号传递方式
线束对比 a）传统线束 b）采用车载网络后的线束
3．车载网络系统的发展史
1987年12月日本车采用LAN
表1-3 几种车载网络的开发年份、采用厂家与发表年份
汽车以太网的做法和原理
汽车以太网的做法和原理
汽车以太网（Automotive Ethernet）是一种基于以太网技术的汽车网络通信标准。
它的做法和原理如下：
1. 物理层：汽车以太网使用双绞线作为物理层的传输媒介，通过行车总线（Cable Harness）将以太网线缆连接到车辆内部的各个模块或者外部的设备。
2. 数据链路层：汽车以太网使用802.3协议定义的数据链路层，通过以太网帧格式来传输数据。
其中，以太网帧头部包含目的MAC地址和源MAC地址，以及以太网协议类型等字段。
而在传输速率上，汽车以太网通常采用的是千兆以太网（1 Gbps）或者万兆以太网（10 Gbps）。
3. 网络层：汽车以太网可以使用标准的TCP/IP协议栈来实现网络层功能。
这样，不仅可以实现车内各个子系统之间的通信，还可以连接到外部的服务器或者云平台。
4. 应用层：汽车以太网支持车载设备和车辆控制器之间的应用层通信。
通过以太网接口进行数据交互，实现例如远程诊断、软件更新、娱乐系统等应用功能。
需要注意的是，为了确保安全性和稳定性，汽车以太网通常采用一系列的技术来增强通信性能，如时间敏感网络（Time-Sensitive Networking，TSN）、故障容错等。
总的来说，汽车以太网的做法和原理类似于传统以太网，但针对汽车行业的特殊要求进行了一系列的优化和改进，以满足车辆内部各个子系统之间的高速数据传输和实时通信的需求。
知荐一文熟悉车载以太网
Payload：在类型字段之后，以太帧包含有效载荷数据区域。 有效负载的最小长度为不带VLAN标记的46字节或带VLAN标记的42字节, 在汽车工业中，它最多可以包含1500个字节。
CRC校验：CRC校验在以太帧的末尾发送。 校验中包含的值是使用标准化算法计算的，该算法在发送方和接收方中以相同的方式实现。该计算是在以太帧的所有字段中进行的，因此可以确保整个消息的完整性。
标准
在车载网络方面，玩家是很多的，也推出了各自的标准，如下：
其中OPEN Alliance和电气与电子工程师协会（IEEE）制定的标准是车载以太网领域比重最大和应用最广泛的，例如我们熟知的100BASE-T1和1000BASE-T1。
自1980年以来，IEEE一直负责以太网的维护、开发和标准化。尽管各个公司都可提供专有的以太网解决方案，但大多数时候公司都会交给IEEE进行标准化以确保更广泛的应用。802工作组则专门负责以太网，因此，所有与以太网相关的标准都以802开头（例如，IEEE 802.1，IEEE 802.2，IEEE 802.3等）。
车载网络通信基础知识
车载网络通信基础知识目录一、基础概念 (2)1. 车载网络通信的定义 (3)2. 车载网络通信的重要性 (3)3. 车载网络通信的发展历程 (5)二、基本原理 (6)1. 车载网络通信的协议层次结构 (7)2. 数据传输方式 (9)2.1 串行传输 (11)2.2 并行传输 (12)3. 车载网络通信的拓扑结构 (13)3.1 星型拓扑 (14)3.2 总线拓扑 (16)3.3 环型拓扑 (17)3.4 网状拓扑 (18)三、常用车载网络通信协议 (18)四、车载网络通信设备 (20)1. 车载通信控制器 (21)2. 车载通信接口 (22)3. 车载通信线缆 (23)4. 车载通信设备故障诊断与维修 (25)五、车载网络通信系统的应用 (26)1. 汽车电子控制单元的通信 (28)2. 车辆网络化控制系统 (29)3. 车载信息服务系统 (30)4. 车载导航与娱乐系统 (31)六、未来发展趋势与挑战 (32)1. 车载网络通信技术的创新 (33)2. 车载网络通信的安全性问题 (35)3. 车载网络通信的标准化与互操作性 (36)4. 车载网络通信在智能交通系统中的应用 (37)一、基础概念车载网络通信技术：车载网络通信技术是指在汽车内部，通过各种通信协议和设备，实现车辆内部各个系统之间以及车辆与外部环境之间的数据传输和信息交互的技术。
通信协议：通信协议是车载网络通信的基础，它规定了车辆内部各个系统之间以及车辆与外部环境之间的数据传输格式、通信速率、可靠性等方面的要求。
车载通信设备：车载通信设备包括车载以太网、车载CAN总线、车载FlexRay总线、WiFi等，它们是实现车载网络通信的关键组件。
车载网络拓扑结构：车载网络拓扑结构是指车辆内部各个系统之间的连接关系和组织方式，常见的拓扑结构有星型、总线型和环型等。
车载网络通信协议栈：车载网络通信协议栈是指为实现车载网络通信而建立的一组层次化的协议，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层等。
智能汽车以太网浅析
智能汽车以太网浅析本文主要是针对车载以太网的一个基本概念介绍，包括为什么要用以太网，以太网包含哪些优势。
针对以太网的优势，在物理链路层要考虑哪些基本特性，以及目前以太网有哪些组织，涉及到哪些标准。
1 车载网络技术的发展简史1.1 车用电子设备的不断增加对汽车的综合布线和信息的交互共享提出了更高的要求在汽车没有上网络之前，各个控制器之间主要通过硬线链接。
各个控制器想要获取对方的信息没有相应的网络，只能通过点对点通讯模式获取。
当所有控制器数的节点数量增加的时候，汽车所需要的硬线数量成几何数增加，进而导致了各种问题：•布线繁乱，不易维修•增加成本和重量•信号利用率低当车用电子设备不断增加的时候，对汽车的综合布线及信息交互共享提出了更高的要求。
随着汽车网络技术的不断发展，车载网络系统逐步发展出CAN线，LIN线，Flexray，MOST等网络。
最早随着整车车用电器增多，需要有一个网络进行共享的时候，由BOSCH提出CAN网络的概念，CAN网络，即整车控制器局域网。
之后出现了LIN 线，LIN更多的被理解为CAN总线的一个辅助网络，应用于在车辆不需要CAN总线的移动场合。
因为LIN线是用单根线链接，CAN线是双绞线，用LIN线辅助CAN线可以大大降低整车在线束的成本以及减轻线束的重量。
随着技术的延伸，进而诞生了FlexRay网络，FlexRay 可能大家有点感到陌生，它具备冗余功能，速率能达10M，目前出现在一些高档品牌车型，比如奔驰、宝马，主要应与底盘安全领域。
接下来就有了USB，USB也被称作一个网络协议，随后慢慢开始用到MOST网络，MOST主要应用于语音视频。
发展到现在，目前各个厂家在车辆中低速网络开始应用CANFD网络。
随着车辆电器的增加，比如激光雷达，角雷达，毫米波雷达的应用，车辆信息的传输量暴增，对网络的要求更高，于是就有了百兆网，后面又出现1G网络。
综上所述，在车辆上,低速网络，我们用CAN总线升级CANFD进行通讯；高速网络，车载以太网将会成为智能网联汽车的主骨干网络。
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车载以太网基础知识解析
1、以太网常见缩略语
1）1TPCE = One (1) T wisted P air 100 Megabit (C = century = 100) E thernet 1对双绞线 100M以太网
2）RTPGE= R educed T wisted P air G igabit E thernet
简化版双绞线千兆以太网
3）GEPOF = G igabit E thernet Over P lastic O ptical F iber
基于塑料光纤的千兆以太网
4）100BASE-T1 = 100 Megabit Baseband One Pair
100M以太网（1对双绞线）
5）1000BASE-T1 = 1 Gigabit Baseband One Pair
1000M以太网（1对双绞线）
6）1000BASE-RH = Gigabit Ethernet Over Plastic Optical Fiber
基于塑料光纤的千兆以太网
7）OPEN / OPEN Alliance = One Pair Ethernet Network Alliance
单对以太网网络联盟
8）OABR = (OPEN Alliance) BroadR-Reach
100BASE-T1的早期名称，当时IEEE没有参与，开放联盟将Broadcom的BroadR-Reach技术引入汽车领域
9）TSN – Time sensitive Network
时间敏感网络
10）AVB – Audio/Video bridging
音视频桥接技术
2、什么是100BASE-T1
100BASE-T1 是在现有的以太网技术基础上进行的整合。
1）IEEE 100BASE-TX
——双单工通讯
—— MLT-3（多级传输）- ＞125Msps（百万抽样/秒）65~80MHz带宽）
——两对双绞线
——无纠错编码
—— DSP中没有回音和串扰消除技术——决策反馈均衡技术（DFE）
——全双工通讯
—— 4D-PAM5 - ＞125Msps（百万抽样/秒）65~80MHz带宽）——四对双绞线
——部分响应传输滤波器
——纠错编码的附加级别
—— DSP中有回音和串扰消除技术
——决策反馈均衡（DFE）
——全双工通讯
—— PAM3 - 66.7Msps（百万抽样/秒）27MHz带宽——单对双绞线
——回音消除技术
——决策反馈均衡（DFE）
3、以太网VS传统总线
3.1 交换机式网络通信
图：CAN与以太网通信方式对比
1）传统总线上所有节点都连接到同一个传输媒介中；例如一条CAN总线上就可以挂多个终端节点（ECU），同时该CAN总线上的电信号还会影响到挂在此总线上的所有终端节点，我们一般会把CAN称为CAN Bus 或 CAN Network。
2）以太网是交换机式 (Switched Network) 通信方式，交换机式通信指的是所有的终端节点都要通过交换机才能连接到一起，所有传递的信息都需要交换机进行转发。
交换机式通信中一条网线上只能在两个端口相连，没有分叉。
所以我们一般不说以太网总线，而是说以太网网络 (Ethernet Network) 。
3.2 连接网络–IP与MAC
3.3 信号与PDU（协议数据单元）
4、车载以太网的应用
4.1 鸟瞰影像视图 - 高速连接
1）Broadcom BroadR-Reach，100 Mbit / s，全双工，双绞线——代替昂贵的屏蔽线束
——双向通讯
2）利用高带宽
3）基于MAC的视频流，且时序要求严格
4）ADAS功能增强（附加摄像头、毫米波雷达、激光雷达等）——高分辨率和帧频，压缩少
——需要1000Mbit/s及以上的传输速率
以太网视频高速传输
4.2 以太网作为车内网络主干网
未来的汽车总线将由以太网将取代CAN总线成为主干网，而子网将是由若干域控制器（Domain Controller）组成。
为每个功能域设置一个域控制器，各个域内部的系统互联仍可使用CAN和FlexRay通信总线。
不同域控制器之间则通过更高性能的以太网作为主干网络进行连接，并通过以太网网关实现数据交换，进而共同构成基于域控制器的E/E 架构。
以太网 - 车内网络主干网
4.3 车载以太网用于电力传输
以太网供电技术POE （Power Over Ethernet）是一种可在双绞线传输数据的同时为连接的终端设备供电，省去了终端外接电源线，降低了供电的复杂度。
POE标准供电系统的主要供电特性参数为：
1）电压在44~57V之间，典型值为48V。
2）允许最大电流为550mA，最大启动电流为500mA。
3）典型工作电流为10~350mA，超载检测电流为350~500mA。
4）在空载条件下，最大需求电流为5mA。
5）为PD（Power device）设备提供3.84~12.95W五个等级的电功率请求，最大不超过13W。
4.4 车载以太网无线功能
无线功能是车载以太网的另一个优势，WiFi也有专供汽车使用的变体– WAVE（汽车环境无线存取功能）；车载以太网的引入无疑将成为助推无线通讯技术WAVE引入汽车领域的最佳催化剂，这就为实时通讯情况下的音视频和高清地图的实现提供了物理基础，同时也为V2X技术的应用提供了更多的想象空间。
车载以太网的无线功能应用
参考资料：
1. Overview on Automotive Ethernet - Vector。