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車用乙太網(Automotive Ethernet)10/100/1000 T1 PHY簡介
 

【作者: Microchip】   2021年12月27日 星期一

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早在2014年,OPEN(One Pair Ether-net)聯盟,這個由車廠及電子供應商成立的非營利性組織,已經意識到下一世代的車輛勢必會走向全IP化的設計,取代多年來以CAN/LIN連結的ECU/Gateway架構,並透過乙太網連結各種不同的系統(ADAS、Infotainment、Debug、ECU…),如下圖︰



大家對乙太網路線並不陌生,它早已充斥在我們日常生活中。8芯的CAT5 Cable,穩定地連接著家裡或辦公室的網路。但當乙太網路線應用到車輛內,所需面對的第一個門檻,就是車內有限的空間及必須降低載重以節省燃料(油或電),此時傳統PHY的CAT5線似乎就不是一項有利選擇。因此OPEN在2014年就著手採用OABR提出的SPE(Single Pair Ethernet)規範,將本來需要8芯的CAT Cable改成只有一對線,大大降低佈線的空間需求及整車重量。


OABR(OPEN Alliance BroadR-Reach)就是近來多個世代SPE網路的濫觴。隨著後期全電及自駕車系的流行,促成了IEEE開始標準化SPE的技術。我們整理了IEEE PHY技術的標準演進,如附表︰



2015年後,IEEE共計推出802.3 bw(100 Mbps)、bp(1000 Mbps)、cg(10 Mbps)、ch(multi-GMbps)等標準,這幾個標準都是採用SPE實體線。SPE跟傳統TX PHY相比,SPE PHY主要優點在於線數變少(從8芯變成2芯),但相對的資料傳輸距離變短了(從100m降到25m,除了10T1L例外,10T1L點對點可達1000m)。此外目前SPE PHY並不能像傳統TX PHY支援Auto Negotiation及PoE,IEEE仍在定義這些新的規範(Auto Rate Adaption及PoDL),但於網路速度及上層TCP/IP的規範則維持不變。


Microchip已經在車內網路這個市場經營許久,亦是乙太網市場活躍的供應商,提供了CAN、LIN、USB、MOST Microchip前裝解決方案。在SPE的市場,Microchip自然不會缺席。


在802.3bw(100T1),除了單純PHY之外(LAN8770),Microchip亦將T1 PHY 與TSN Switch整合,並供應各種不同組合的T1 Switch,以及不同Port數/與傳統TX PHY界接的TSN Switch。



Microchip更在業界率先提出802.3cg(10T1)解決方案(LAN867x)。802.3cg採用PLCA(Physical Layer Collision Avoidance)技術,可支持在25m長的Cable上做多點連接(Multi-drop)10M T1 PHY︰



除了供車用外,10T1也向IT及工控等產業展開觸角。OPEN 協會同時也定義了新的協議——OA3p。OA3P PHY可以與MCU、Switch等應用IC,利用三隻管腳來連接。OA3p將會加速10T1技術的拓展,Microchip將在接下來的兩年內提供各種系列的IC,用作支持T1技術,包括802.3bp(1000T1)PHY。


除了各種速度的T1晶片,Microchip同時也提供開發階段需要的Protocol Analyzer、USB Bridge等開發板或工具,協助工程人員在傳統TX Based的電腦上開發或擷取封包,便利開發工作。



Microchip提供完整的T1解決方案,詳細資料可在以下連結中獲得更進一步的資訊︰


100T1 PHY ➜ LAN8770 | Microchip Technology


100T1 Switch ➜ LAN9370 | Microchip Technology


10T1 PHY ➜ LAN8670 | Microchip Technology


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