技术贴 | Hi,“33岁的CAN总线”,是时候换上「千兆以太网」了

  • 发表于: 2015/11/18 09:47:23 来源:车云网

上周,Philip Poulidis发布了业界首款汽车以太网物理层(PHY)收发器Marvell 88Q2112,这货号称基于IEEE 802.3bp 1000BASE-T1标准草案设计。

车云按:等到车载以太网全面覆盖的时候,再回头看,会发现车载以太网进入车辆的步伐是一步步的。从单纯追求用户体验需要较高传输速度的娱乐信息系统,到满足车辆安全、出行需求的各类传感器的需求,再到最终的整车电子结构。但是这简单的三步走起来却没有那么容易,从架构到标准到各类硬件设备与软件辅助,都需要一步步落实。

对整个芯片行业而言,2015已然注定是饿殍遍野的一年。即便玫瑰金毫无悬念的拉动又一批换机潮,但iPhone依旧还是那个iPhone,无论加个Plus,还是新背壳,其带来的新鲜感并无想象中那么持久。最近从伪码工转行到正牌互联网公司,笔者居然时常在电梯里看到成批的5和5S,充分说明消费者……哪怕是站在风口浪尖的移动应用开发者,也难免有些审美疲劳了。

加频率,添核数,拼跑分,提制程,移动处理器终于也走到了当年Intel这一步。这一干mobile IC品牌的处境其实比英特尔更窘迫,毕竟AMD无法给Intel带来太多压力,已暮的VIA也跟俺天朝合体生下“兆芯”;而反观高通,博通,美满和联发科,正所谓成也ARM,败也ARM——已经食不知味的手机消费者让龙头老大高通裁员4500人;天朝ASIC从业者趋之若鹜的美满(Marvell)公司也于上月22日在魔都大开杀戒,一刀砍掉800人之多。

呃…说这些,跟汽车有个毛关系?

我们不妨用脚趾头想想,从07年第一代iPhone面世,手机的软硬件已经迭代了多少轮,而汽车电子呢?再往深处想想 – 车机从WinCE+Linux闭源系统慢吞吞折腾到现在,CarPlay和Android Auto装车量又有多少?别急,继续思考,谈车机领域之革新,除了前装大佬们,毕竟还有咱天朝华强北;反观车辆总线呢?

我们先来看看汽车通信“当红老生”CAN总线的光辉事迹:1983年创于博世公司;1986年在美国底特律发布;1987年英特尔和飞利浦共同推出第一片CAN控制器芯片;1988年BMW 8系首次在汽车内使用CAN总线协议;1991年博世推出了CAN 2.0,2年后推动ISO 11898国际标准的发布;实际上,直到2012年,博世还致力于CAN FD 1.0的面世。

目的呢?没错,对这种老骥伏枥的成熟协议,上战场(稳定/安全)从来不成问题 – 那成问题的问题是什么?“尚能饭否”(传输率/带宽)嘛!那最新的CAN FD理论极大带宽是多少?1Mbps咯,这还是bit(比特),换算成我们习惯的byte(字节)那就是125Kbytes/s。假设一张手机照片的尺寸是3Mbytes(3兆字节),那理论上最快也要24秒才能传输完成!如果谁家宽带搞成这个德行的话,用户一定要打电话投诉到工信部的嘛!

原因?很明显。其一,CAN是控制总线,高速数据传输本来不是强项;其二,CAN总线面世之日,车云菌还在穿开裆裤,PC还是神龛之上的高端货,一台汽车里的数据能有多少?

慢着!刚才谁说宽带来着?实话说自从联通升级了光纤入户,咱家看在线视频还真是不怎么缓冲了,话说这光纤能入车不?此外还有一个问题,你一台汽车哪儿来那么多数据,需要那么高带宽?

先别急,且听车云菌慢慢道来。

对半导体行业而言,无论PC还是手机,大环境都是红海,减员是为了收缩成本,说白了就是“节流”;新品该发还是要发的,毕竟“开源”比节流更关键,尤其针对潜在蓝海的汽车界。就在Marvell于魔都挥刀自宫的同一周,在加州圣克拉拉,公司副总裁及汽车/无线/物联网事业群老大Philip Poulidis,发布了业界首款汽车以太网物理层(PHY)收发器Marvell 88Q2112,这货号称基于IEEE 802.3bp 1000BASE-T1标准草案设计。

对此Philip表示,汽车ADAS系统正向nb的未来前进,因此车厂和工程师们也急需满足更高数据带宽的车内连接。Marvell在早期就参与了802.3bp标准的制定,因此能第一个推出千兆PHY产品,Philip自己也很嗨。

ΔMarvell以太网收发器88Q2112

幸运的是,车云菌从ieee网站扒出了去年Marvell市场主管Alexander E Tan
的一份PPT,主要议题就是1000BASE-T1的技术目标,需求和应用场景,其中赫然提到诸如“15米无屏蔽单对电缆”,“汽车级EMC”,“标准千兆网MAC接口”及最重要的“通过IEEE制定标准”。当然,下边的Timeline一项写着“目标2018年引入实车”,现在看落地应该不会有太多风险 – 别忘记走在地球前列的Tesla目前已经是以太网当家做主了。

屏幕快照-2015-11-18-09.54.51.jpg

现在看看这片饱含半导体行业希望的汽车级千兆PHY的亮点:

  1. 1.符合IEEE 802.3bp标准草案,可通过单对非屏蔽双绞铜线实现1000Mbps带宽。

  2. 2.满足汽车系统严格的EMI要求。

  3. 3.车内传输无压缩的720p30视频,支持多路HD视频流,包括4K分辨率。

  4. 4.单对双绞线以太网允许选择轻量型、低成本线束。

就第一条而言,带宽上去了,光纤这种高端货也是不需要的,担担面的钱吃龙虾,确实让围观群众喜闻乐见。而第三条,就说明了这种新IC的价值,毕竟ADAS乃至今后的自动驾驶,对数据带宽和实时性有着极高的依赖,那么数据传输首当其冲,不应成为瓶颈。此外,汽车级的安全性,不是家用级可比,因此第二条,电磁兼容方面的安全级别,自然不是开玩笑的。

回过头翻翻车云菌在今年1月份CES的报道,英伟达“鸡血黄”曾经手持宝贝Drive PX自动驾驶电脑,请出老友奥迪为自己背书,声称两片Tegra X1可以采集并处理12路高清视频,为自动驾驶系统提供车身周边360度数据。那么当时这12路高清数据走的是什么物理介质呢?四对线桌面千兆网?还是金光闪闪的万兆光纤呢?

至少现在,Marvell 88Q2112回应了一个微笑。从此,一向苛责成本和可靠性的汽车界,终于也将接到没落贵族的橄榄枝,用上高端货了。


车云小结


如果要再继续说的话,那就是IEEE目前正在研究的车载以太网标准。这块芯片所依据的802.3bp只是其中之一,除此之外,IEEE还正在制定的标准有802.3bw、802.3bu、P802.3br、802.3bv,分别应对不同需求与场景。比如802.3bu是针对供电功率,而802.3br则是用来抑制通信延迟等等。所有标准都将在明年先后敲定,并在敲定之后陆续公布。届时,与以太网相关的硬件设备将会更多。

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