導(dǎo)讀

近年來(lái)，關(guān)于10BASE-T1S與CAN XL誰(shuí)能登頂未來(lái)總線“一哥”寶座的討論熱度持續(xù)攀升。今日，讓我們一同深入剖析10BASE-T1S總線技術(shù)，探尋它究竟是否具備成為未來(lái)汽車(chē)總線領(lǐng)軍者的潛力。

?什么是10BASE-T1S？

10BASE-T1S規(guī)范是IEEE 802.3cg標(biāo)準(zhǔn)的一部分，于2020年2月發(fā)布。802.3cg協(xié)議中介紹了10M速率下兩種規(guī)格的PHY：10BASE-T1L和10BASE-T1S，其中L代表Long，S代表short，二者在PHY的相關(guān)機(jī)制，媒介長(zhǎng)度上有較大區(qū)別。與當(dāng)前主流的100/1000/10GBASE-T1相比，10BASE-T1S具有完全不同的PCS子層和PMA子層機(jī)制，在PHY支持的情況下（PLCA機(jī)制），可以通過(guò)配置選擇全雙工或半雙工的工作模式，目前車(chē)載應(yīng)用更多關(guān)注的是半雙工方式，車(chē)內(nèi)的ECU可以采用總線型拓?fù)溥B接，降低成本的同時(shí)靈活部署ECU，10BASE-T1S提供汽車(chē)以太網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中缺失的一環(huán)，支持真正的以太網(wǎng)到邊緣連接，并滿足區(qū)域架構(gòu)的需求。

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?PLCA替代傳統(tǒng)CSMA/CD技術(shù)

傳統(tǒng)以太網(wǎng)10Mbps采用CSMA/CD（帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)）技術(shù)，無(wú)中央仲裁器，多個(gè)設(shè)備連接到總線上，每個(gè)設(shè)備在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，都會(huì)檢測(cè)信道是否空閑，如果空閑發(fā)送，否則等待，在發(fā)送出消息后，則對(duì)沖突進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)沖突時(shí)，則取消發(fā)送，只支持全雙工模式，多節(jié)點(diǎn)接入時(shí)需增加交換機(jī)。

10BASE-T1S具有物理層PLCA防沖突機(jī)制，避免了以太網(wǎng)多點(diǎn)通信混合段中發(fā)生載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)與沖突檢測(cè)（CSMA/CD）問(wèn)題，使其可以總線形式即一對(duì)多的通信機(jī)制，實(shí)現(xiàn)高帶寬利用率。在PLCA系統(tǒng)，每個(gè)物理層設(shè)備（PHY）都會(huì)被分配一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的PHY ID，范圍從0到255， PHY ID為0的是PLCA協(xié)調(diào)器（節(jié)點(diǎn)0）。PLCA采用輪詢方案，每個(gè)輪次由PLCA協(xié)調(diào)器（節(jié)點(diǎn)0）發(fā)送一個(gè)信標(biāo)(BEACON)來(lái)觸發(fā)。在PLCA方案中，每個(gè)參與者(包括協(xié)調(diào)器)按照PHY ID的順序，在信標(biāo)之后都有一個(gè)發(fā)送機(jī)會(huì)。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有待發(fā)送的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)中的下一個(gè)PHY設(shè)備將在超時(shí)時(shí)間后獲得機(jī)會(huì)，如果節(jié)點(diǎn)有待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，允許在其傳輸機(jī)會(huì)內(nèi)開(kāi)始傳輸幀。當(dāng)最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)被授予傳輸機(jī)會(huì)時(shí)（不管有無(wú)數(shù)據(jù)傳輸），協(xié)調(diào)器都開(kāi)始下一個(gè)新的周期。

?全雙工半雙工模式

當(dāng)總線上只有一對(duì)一兩個(gè)10M以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，10BASE-T1S可配置為全/半雙工模式，長(zhǎng)度最長(zhǎng)可達(dá)15m。（最小規(guī)范要求，實(shí)際上可增加）

當(dāng)總線上超過(guò)2個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，可配置為半雙工模式，最多可連接8個(gè)節(jié)點(diǎn)，總線長(zhǎng)度最長(zhǎng)可達(dá)25m。（最小規(guī)范要求，實(shí)際上可增加）

?對(duì)比CAN XL

與CAN XL相比，10BASE-T1S在帶寬與成本間取得平衡。CAN XL雖支持最高20Mbps速率，但仲裁階段和ACK段仍需低波特率(≤1Mbps)運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)報(bào)文場(chǎng)景下負(fù)載率過(guò)高，增加延時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)；而10BASE-T1S在同等速率下報(bào)文效率更高，短報(bào)文、快周期場(chǎng)景下負(fù)載率與延時(shí)均優(yōu)于CAN XL。（在payload≥405字節(jié)后，12和20Mbps的CAN XL凈比特率才大于10BASE-T1S）不過(guò)，CAN XL繼承CAN的優(yōu)先級(jí)仲裁機(jī)制，優(yōu)先級(jí)高的報(bào)文可優(yōu)先發(fā)送，在需要快速響應(yīng)的場(chǎng)景中表現(xiàn)更優(yōu)，10BASE-T1S則需借助TSN技術(shù)達(dá)到高實(shí)時(shí)性，且CAN XL憑借SDT和AF字段的功能，支持以太網(wǎng)隧道傳輸，使得多總線融合成為可能。

?10BASE-T1S能否成為總線一哥？

當(dāng)前處于汽車(chē)總線大融合時(shí)代，CAN總線憑借高可靠性和實(shí)時(shí)性，長(zhǎng)期穩(wěn)坐汽車(chē)核心通信系統(tǒng)的“頭把交椅”，在動(dòng)力、底盤(pán)等關(guān)鍵領(lǐng)域掌控著車(chē)輛的關(guān)鍵指令傳輸。LIN總線則以低成本、低速率的優(yōu)勢(shì)，在車(chē)身電子等對(duì)實(shí)時(shí)性要求稍低的場(chǎng)景中大顯身手，如車(chē)窗、雨刮等控制。而車(chē)載以太網(wǎng)憑借其高帶寬、低延遲的特性，成為智能座艙、輔助駕駛等數(shù)據(jù)量爆炸式增長(zhǎng)領(lǐng)域的中流砥柱。未來(lái)，汽車(chē)總線是否會(huì)出現(xiàn)一家獨(dú)大的情況，主要還是依賴各個(gè)總線技術(shù)能否為車(chē)企OEM帶來(lái)效益上的飛躍和成本的降低，讓我們拭目以待。

?ZLG致遠(yuǎn)電子十兆車(chē)載以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器VBNET-10U

致遠(yuǎn)電子發(fā)布的10兆車(chē)載以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器，支持10BASE-T1S 和 100BASE-TX 以太網(wǎng)/USB的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，可模擬 10BASE-T1S 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)， 直連 PC電腦便可使用 ZXDoc或Wireshark 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，實(shí)現(xiàn)SOME/IP、DoIP等應(yīng)用層功能。