博通BroadR-Reach汽車(chē)以太網(wǎng)互連技術(shù)采用單對(duì)非屏蔽雙絞線電纜和標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)PHY組件實(shí)現(xiàn)100Mbps速率數(shù)據(jù)傳輸，其互聯(lián)成本可降低多達(dá)80%，為車(chē)內(nèi)互連提供了創(chuàng)新的解決方案。
隨著汽車(chē)電子產(chǎn)品的大量普及，車(chē)內(nèi)安全、娛樂(lè)、診斷和輔助電子設(shè)備的數(shù)量在不斷增加，設(shè)備之間的互連需求也越來(lái)越復(fù)雜。同時(shí)，車(chē)內(nèi)的模擬系統(tǒng)也不斷向數(shù)字系統(tǒng)遷移，包括ADAS(高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng))中的攝像頭由模擬轉(zhuǎn)向數(shù)字、車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)中藍(lán)光、高清顯示的需求等等都給車(chē)內(nèi)互連網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的帶寬帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，大量的數(shù)據(jù)需要更大的帶寬來(lái)傳輸。
另一方面，對(duì)汽車(chē)制造商而言，他們希望車(chē)內(nèi)互連網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是開(kāi)放和可擴(kuò)展的，可以支持多種系統(tǒng)和設(shè)備，具有融合能力，這樣當(dāng)有新的應(yīng)用和設(shè)備引進(jìn)時(shí)就可以很容易地加入到系統(tǒng)中去。當(dāng)然，越來(lái)越多設(shè)備的增加也導(dǎo)致了車(chē)內(nèi)互連電纜數(shù)量的增多，成本也隨之提升。汽車(chē)制造商亦希望在滿足汽車(chē)嚴(yán)格的技術(shù)要求、保證連接可靠性和穩(wěn)定性的前提下，找到更低成本的互連方案。
博通公司推出創(chuàng)新的BroadR-Reach汽車(chē)互連解決方案很好地滿足了汽車(chē)制造商們的需求。這是該公司首次進(jìn)軍汽車(chē)市場(chǎng)后推出的業(yè)內(nèi)第一個(gè)汽車(chē)以太網(wǎng)互連解決方案，該方案利用單對(duì)非屏蔽雙絞線電纜和標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)PHY組件組成車(chē)內(nèi)以太網(wǎng)互連網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)100Mbps速率全雙工數(shù)據(jù)傳輸，PHY與上層MAC之間連接采用標(biāo)準(zhǔn)的MII接口。此互連網(wǎng)絡(luò)除可傳輸數(shù)據(jù)外，還支持POE功能，即雙絞線在傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)還可以為連接終端供電，省去了終端外接電源，降低了供電的復(fù)雜度。
與傳統(tǒng)的LVDS技術(shù)相比，BroadR-Reach互連方案優(yōu)勢(shì)顯著。LVDS線纜為了滿足汽車(chē)電磁輻射和溫度的嚴(yán)格要求，需要有很厚的屏蔽層，同時(shí)連接器也比較大和復(fù)雜。而B(niǎo)roadR-Reach方案采用的單對(duì)非屏蔽雙絞線較之LVDS線纜，不僅能實(shí)現(xiàn)同樣的功能，且減少了互連成本。
據(jù)博通公司基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品高級(jí)產(chǎn)品線經(jīng)理Timothy Lau介紹說(shuō)：“BroadR-Reach汽車(chē)互連解決方案允許多種車(chē)內(nèi)系統(tǒng)(包括信息娛樂(lè)、車(chē)載診斷和駕駛員輔助系統(tǒng)等)同時(shí)通過(guò)單對(duì)非屏蔽雙絞線存取信息。由于不必使用笨重的屏蔽電纜，車(chē)內(nèi)互連成本可降低多達(dá)80%，線纜重量可減少多達(dá)30%，線纜重量的減輕使得整車(chē)重量減輕，有助于燃油效率的提高。另外，因?yàn)槲覀兊漠a(chǎn)品是專(zhuān)門(mén)為汽車(chē)設(shè)計(jì)的，所以首先它可以滿足非常嚴(yán)格的EMC要求和極高的溫度要求。我們的產(chǎn)品甚至可以用在溫度非常高的汽車(chē)引擎附近，它符合TS16949標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)我們正在進(jìn)行AEC-Q100的認(rèn)證以期取得認(rèn)證資格。”
此外，BroadR-Reach方案還可以快速實(shí)現(xiàn)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的布網(wǎng)，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，同時(shí)可以把現(xiàn)有的多種車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)合并為一個(gè)簡(jiǎn)單的以太網(wǎng)系統(tǒng)，這樣可以提高網(wǎng)絡(luò)效率，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以高效地共享帶寬資源。
BroadR-Reach汽車(chē)以太網(wǎng)產(chǎn)品系列包括五款芯片。其中兩款是以太網(wǎng)PHY芯片，另外三款是嵌入了PHY的高集成度交換芯片。其中交換芯片BCM89500和BCM89501的應(yīng)用主要是將汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)終端互連，而交換芯片BCM89200主要用于互連汽車(chē)內(nèi)的多個(gè)ECU。PHY芯片BCM89610用于汽車(chē)熄火時(shí)的車(chē)內(nèi)診斷系統(tǒng)，而同是PHY芯片的BCM89810則是針對(duì)車(chē)內(nèi)多種設(shè)備之間的互連應(yīng)用。
從BroadR-Reach解決方案在ADAS系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖中可以看到，帶有PHY的攝像頭將視頻等數(shù)據(jù)信息通過(guò)單對(duì)雙絞線傳送到交換芯片上，交換芯片把各通道采集的信息匯聚到一起，通過(guò)電子控制單元中的CPU做一定的處理如編解碼處理，然后將視頻輸出到顯示器上。“這種技術(shù)還用在了我們最近推出的全球首款基于以太網(wǎng)的360度全景停車(chē)輔助系統(tǒng)上。此停車(chē)輔助系統(tǒng)是我們和飛思卡爾、OmniVision共同研究開(kāi)發(fā)的低成本、高分辨率解決方案，能為各種車(chē)輛提供高速、高清晰度的360度停車(chē)輔助攝像功能。另外，這個(gè)技術(shù)還可以用在車(chē)道偏離警報(bào)系統(tǒng)和夜視系統(tǒng)上，并且它是符合ISO規(guī)范的。”Timothy Lau介紹道。
在車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)的應(yīng)用上，目前主流的MOST技術(shù)的連接方式是將多個(gè)設(shè)備環(huán)形地連接在一起，設(shè)備間共享最大速率為150Mbps帶寬，當(dāng)某個(gè)設(shè)備占用很大帶寬的時(shí)候，別的設(shè)備可能就沒(méi)有帶寬資源可以使用了。與MOST相比，基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)BroadR-Reach技術(shù)為每個(gè)設(shè)備提供專(zhuān)用的100Mbps帶寬，上行速率甚至可以達(dá)到1Gbps；同時(shí)它還具有鏈路匯聚功能，例如可以把兩條不同的百兆物理鏈路匯聚成邏輯上可看作為一條的兩百兆鏈路，這樣可以簡(jiǎn)單地按鏈路數(shù)量線性擴(kuò)展帶寬，為要使用大帶寬的設(shè)備提供快速的帶寬增加。這種鏈路的匯聚還能提供冗余保護(hù)，當(dāng)某條鏈路出錯(cuò)時(shí)，可以很快地轉(zhuǎn)到另一條鏈路上，以確保數(shù)據(jù)的順利傳輸。
“我們的BroadR-Reach技術(shù)屬于業(yè)內(nèi)首創(chuàng)，它專(zhuān)為滿足汽車(chē)內(nèi)部各種苛刻的需求而設(shè)計(jì)，且極大地降低了互連成本和電纜重量。我們還與汽車(chē)及電子行業(yè)領(lǐng)先公司聯(lián)手構(gòu)建了OPEN(One Pair Ether-Net)聯(lián)盟，旨在促進(jìn)基于以太網(wǎng)的汽車(chē)互連網(wǎng)絡(luò)得到大規(guī)模采用。我們的BroadR-Reach具有開(kāi)放和可擴(kuò)展的架構(gòu)，能與多種車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)兼容，符合OPEN聯(lián)盟規(guī)范要求。”Timothy Lau總結(jié)道。
（注：本文原文刊載于《集成電路應(yīng)用》2012年第1期，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。）
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