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  車載以太網誕生背景

  汽車智能化和網聯化發(fā)展越來越快，汽車從傳統(tǒng)的出行終端慢慢演變成智能終端。傳統(tǒng)汽車電子通信總線以CAN總線為主，通信速率在1MBps以內已經可以滿足需求，但是隨著現在汽車EE架構的升級換代，CAN總線的通信速率和帶寬已經無法滿足需求。

  特別是在自動駕駛領域，傳感器+自動駕駛域控+執(zhí)行單元的結構，傳感器對外感知的數據量是非常龐大的。這就慢慢把以太網搬上了車，當前車載以太網已經可以支持千兆的速度。

  以太網的基礎知識

  提起以太網就離不開OSI七層模型，1984年，ISO發(fā)布了著名的ISO/IEC 7498標準，它定義了網絡互聯的7層架構：開放式系統(tǒng)互聯參考模型(Open System Interconnection Model，OSI Model)。

  OSI模型引入了服務、接口、協(xié)議、分層的概念，TCP/IP借鑒了OSI的這些概念建立TCP/IP參考模型，也被稱為TCP/IP或TCP/IP四層模型。

  以太網物理層和數據鏈路層離不開三個硬件名稱：MAC、MII、PHY，這三個硬件名稱是必須理解清楚的。

  MAC(Media Access Control)控制器

  PHY(Physical Layer)物理層接口

  MII(Media Independent Interface)媒體獨立接口

  結構：

  從這個圖就可以看出，ETH發(fā)包的時候會把數據放到DMA中，MAC會從DMA中拿數據并通過PHY發(fā)送出去。

  實際項目中，一般MAC是集成到MCU主芯片內的，PHY芯片單獨購買的。這是因為PHY芯片整合了大量模擬硬件，而MAC則是典型的全數字器件，考慮到芯片面積和模擬/數字混合架構原因，通過PHY芯片是留在片外的。所以一般是以下這種結構：

  MAC和PHY是工作在OSI七層模型的數據鏈路層和物理層

  MAC

  MAC可以指的是硬件控制器，也可以指MAC通信協(xié)議。該協(xié)議位于OS七層協(xié)議中數據鏈路層的下半部分，主要負責控制與連接物理層的物理介質。MAC結構大概是這個樣子：

  MAC通過MII總線和PHY進行發(fā)包收包的數據傳輸，通過MII管理也就是MDC和MDIO來控制PHY芯片和讀取PHY芯片狀態(tài)。

  MII

  MII接口是MAC和PHY連接的標準接口，該接口支持10Mb/s和100Mb/s的數據傳輸速率，傳輸位為4位。

  后續(xù)由于發(fā)展，在MII總線基礎上發(fā)展了RMII GMII RGMII等，主要是縮減線數和提高傳輸速率。

  PHY

  PHY是物理接口收發(fā)器，它實現了OSI模型的物理層，包括MII/GMII子層、PCS(物理介質相關)子層、MDI子層。

  PHY芯片寄存器地址從0到31定義了一些默認寄存器地址，當然隨著芯片功能不斷增加，很多PHY芯片采用分頁技術來擴展地址空間定義更多的寄存器。

  車載以太網和工業(yè)以太網的區(qū)別

  物理線束上：

  工業(yè)以太網的標準主要采用10/100BASE-TX和1000BASE-T，1000BASE-T是使用RJ45接口，需要四對雙絞線共8根線進行數據傳輸，而10/100BASE-TX是使用2對雙絞線共4根線進行數據傳輸。

  而車載以太網一般使用帶T1的標準，如IEEE 100BASE-T1、IEEE 1000BASE-T1，這些都是使用一對雙絞線共兩根線進行數據傳輸。

  注：以上的標準數字指的是通信速率 10M 100M 1000M

  上圖展示了使用T1標準兩根線的好處，所以T1標準適用于車規(guī)級別使用。

  網絡分層模型上：

  車載以太網是基于TCP/IP的網絡分層模型。也就是傳輸層以上都稱為應用層。沒有對5-7層做嚴格區(qū)分。

  現在車載以太網應用層常用的有SOME/IP DDS協(xié)議等。

  當在使用車載以太網的時候，就要選擇對應的車規(guī)PHY芯片。汽車領域對于可靠性、安全性要求比較高。汽車使用的環(huán)境比較惡劣，從各方面對車載以太網的可靠性提了更高的要求。所以車載以太網和工業(yè)以太網還是有蠻多不同之處的。