Wykorzystanie sieci Ethernet w systemach samochodowych jest coraz częstsze wśród producentów OEM oraz najważniejsze firmy z rynku motoryzacyjnego. Od kilku lat trwa już adopcja tych systemów; IEEE stworzyła specjalne wersji standardu 802.3 dla tych instalacji: IEEE 802.3bw (100BASE-T1, 100Mbps, kabel miedziany) oraz IEEE 802.3bp (1000BASE-T1, 1Gbps, kabel miedziany).
Nowe standardy są ważne, ponieważ inkorporują nowe funkcje, wymagane przez konkretne technologie motoryzacyjne, które są czy będą niebawem wprowadzane do samochodów. Z jednej strony chodzi tutaj o coraz bardziej złożone systemy multimedialnej czy zaawansowane systemy wspomagania jazdy a z drugiej strony złożoną diagnostykę pojazdu oraz możliwości komunikacji pojazdu z innymi pojazdami i otoczeniem (technologie 5G czy V2X).
Zmiany w standardach dotyczą przede wszystkim warstwy fizycznej interfejsów (PHY). Zmiany interfejsu dotyczą części elektrycznego warstwy fizycznej, zwanej także interfejsem zależnym od medium (MDI). Jednym z kluczowych aspektów jest wprowadzenie unikalnej dla przemysłu motoryzacyjnego specyfikacji MDI, wynikającej z szczególnych warunków otoczenia i wymagań EMI i zgodności elektromagnetycznej w samochodzie. Pozwala to na wykorzystanie nieekranowanych kabli w instalacji w aucie. Redukuje to koszt i wagę sieci, co jest niezwykle istotne dla producentów pojazdów kołowych.
Redukcja wagi i kosztów sieci to nie jedyne zalety, jakie oferują nowoczesne sieci Ethernet do zastosowań motoryzacyjnych. Architektura sieci uwzględnia przełączniki i pozwala na osiągnięcie większego pasma układu i wyższej przepustowości, które nie są możliwe przy wykorzystaniu starszych interfejsów, takich jak CAN, LIN czy MOST, które typowo stosowane były (i nadal są) w samochodach.
Jednakże wykorzystanie tego rodzaju sieci w samochodzie do komunikacji w samochodzie narzuca na projekt podobne wymagania co w przypadku poprzednich interfejsów w współdzielonej sieci - niezawodność, zgodność elektromagnetyczną, zapewnienie funkcjonalności i kompatybilności elektrycznej interfejsu etc. Zwłaszcza dwie ostatnie wymienione rzeczy są istotne, gdyż odpowiadają za poprawne współdziałanie wielu urządzeń w jednej sieci. Liczba sensorów podłączonych do sieci Ethernet w aucie cały czas rośnie - każdy z nich może być produkowany przez inną firmę i posiadać inną implementację warstwy fizycznej, tak jak pokazano na rysunku po lewej stronie. Zachowanie ścisłych parametrów interfejsu zagwarantuje, że system taki będzie poprawnie działał.
już na początkowym etapie rozwoju omawianych systemów, szereg producentów z branży motoryzacyjnej dostrzegło, iż konieczne jest rozpoczęcie sformalizowanej współpracy w zakresie kwestii takich jak zgodność elektromagnetyczna, zakłócenia EMI oraz wzajemna kompatybilność urządzeń. W roku 2011, w ramach branżowego stowarzyszenia One-Pair Ether-Net (OPEN) powstała Specjalna Grupa Interesów (SIG). Obecnie posiada ona ponad 300 członków, wliczając w to procentów OEM, dostawców elementów i dystrybutorów technologii. OPEN kieruje pracami grupy w zakresie stworzenia motoryzacyjnych dodatków do standardu Ethernet oraz zapewnienia testów wzajemnej kompatybilności poszczególnych urządzeń wpinanych do tej sieci. Dzięki temu możliwe było ustandaryzowanie procedur testowana komponentów przez różnych dostawców, dzięki czem u integracja tych systemów jest tak prosta, jak wymaga tego przemysł motoryzacyjny.
Testy stworzone w ramach prac grupy dotyczą trzech obszarów:
* Zakłócenia EMI oraz zgodność elektromagnetyczna.
* Funkcjonalna i elektryczna zgodność z normami IEEE.
* Współpraca i wymienność warstwy PHY pomiędzy różnymi dostawcami tych elementów.
W ramach specyfikacji testów przygotowano stosowną dokumentację w postaci szeregu zestawu testów:
* Specyfikacja testów EMC dla transceiverów 100BASE-T1.
* Zestaw testów dotyczących integracji warstwy fizycznej BroadR-Reach.
* Zestaw testów kontrolnych warstwy fizycznej BroadR-Reach.
* Zestaw testów dla podwarstwy oprogramowania warstwy fizycznej BroadR-Reach.
* Zestaw testów kompatybilności wzajemnej układów 100BASE-T1.
Łącznie dokumenty te dostępne są pod hasłem testów zgodności i wzajemnej kompatybilności warstwy PHY 100BASE-T1. Test te zostały wyspecyfikowane przez komitet techniczny numer jeden (TC1) działający w ramach OPEN. Są one podstawowymi testami, które muszą zostać przeprowadzone, aby dany dostawca technologii mógł pochwalić się, że jego produkty spełniają wymagane standardy motoryzacyjnej sieci Ethernet. Daje to także producentom OEM możliwość ilościowego porównywania pomiędzy sobą poszczególnych implementacji warstwy fizycznej itp.
TC1 do prowadzenia testów dla przemysłu motoryzacyjnego upoważnione są trzy laboratoria na świecie, każde zajmujące się jednym z trzech wymienionych obszarów.
Firma Texas Instruments, jako jeden z członków OPEN, bierze aktywny udział w testowaniu komponentów. Produkowane przez TI podzespoły także są testowane. Firma chwali się, że układy DP83TC811R-Q1 ora DP83TC811S-Q1, które produkuje, z powodzeniem przeszły testy zgodności i kompatybilności w niezależnych laboratoriach certyfikujących.
Badania kompatybilności polegają na monitorowaniu współpracy testowanego układu z innymi układami w różnych scenariuszach testowych. Testowany układ przyjmuje w nich rolę tak nadrzędną (master) jak i podrzędną (slave) w sieci. Testy funkcjonalności polegają na:
* Badaniu zdolności układu do łączenia się z wieloma układami, wiele razy w różnych warunkach, takich jak:
- resetowanie (twarde i miękkie) testowanego układu jak i układów z którymi się łączy
- stan uśpienia lub wybudzenia
- temperatura
- długość kabli
- podawany do sygnału szum
- polaryzacja sygnału.
* Badaniu podtrzymania nawiązanej transmisji.
* Sprawdzaniu integralności łącza, ocenianej na podstawie liczby zagubionych ramek (błędów CRC, nieprawidłowej wielkości pakietu).
* Analizie niezawodności łącza dla poprawnej konfiguracji łącza i sprawdzaniu, czy przy niepoprawnej konfiguracji system będzie świadom tego faktu.
* Sprawdzaniu poprawności działania funkcji takich jak wskaźnik jakości sygnału, diagnostyka kabli etc.
Dzięki poprawnemu przejściu tych niezależnych testów dotyczących kompatybilności, a także testów EMI i zgodności elektromagnetycznej, elementy TI (DP83TC811R-Q1 i DP83TC811S-Q1) są w pełni kwalifikowanymi modułami warstwy fizycznej AEC Q-100 dla sieci 100BASE-T1 (IEEE 802.3bw, BroadR-Reach).
Źródło: http://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2018/05/02/importance-of-automotive-ethernet-standards
Nowe standardy są ważne, ponieważ inkorporują nowe funkcje, wymagane przez konkretne technologie motoryzacyjne, które są czy będą niebawem wprowadzane do samochodów. Z jednej strony chodzi tutaj o coraz bardziej złożone systemy multimedialnej czy zaawansowane systemy wspomagania jazdy a z drugiej strony złożoną diagnostykę pojazdu oraz możliwości komunikacji pojazdu z innymi pojazdami i otoczeniem (technologie 5G czy V2X).
Zmiany w standardach dotyczą przede wszystkim warstwy fizycznej interfejsów (PHY). Zmiany interfejsu dotyczą części elektrycznego warstwy fizycznej, zwanej także interfejsem zależnym od medium (MDI). Jednym z kluczowych aspektów jest wprowadzenie unikalnej dla przemysłu motoryzacyjnego specyfikacji MDI, wynikającej z szczególnych warunków otoczenia i wymagań EMI i zgodności elektromagnetycznej w samochodzie. Pozwala to na wykorzystanie nieekranowanych kabli w instalacji w aucie. Redukuje to koszt i wagę sieci, co jest niezwykle istotne dla producentów pojazdów kołowych.
Redukcja wagi i kosztów sieci to nie jedyne zalety, jakie oferują nowoczesne sieci Ethernet do zastosowań motoryzacyjnych. Architektura sieci uwzględnia przełączniki i pozwala na osiągnięcie większego pasma układu i wyższej przepustowości, które nie są możliwe przy wykorzystaniu starszych interfejsów, takich jak CAN, LIN czy MOST, które typowo stosowane były (i nadal są) w samochodach.
Jednakże wykorzystanie tego rodzaju sieci w samochodzie do komunikacji w samochodzie narzuca na projekt podobne wymagania co w przypadku poprzednich interfejsów w współdzielonej sieci - niezawodność, zgodność elektromagnetyczną, zapewnienie funkcjonalności i kompatybilności elektrycznej interfejsu etc. Zwłaszcza dwie ostatnie wymienione rzeczy są istotne, gdyż odpowiadają za poprawne współdziałanie wielu urządzeń w jednej sieci. Liczba sensorów podłączonych do sieci Ethernet w aucie cały czas rośnie - każdy z nich może być produkowany przez inną firmę i posiadać inną implementację warstwy fizycznej, tak jak pokazano na rysunku po lewej stronie. Zachowanie ścisłych parametrów interfejsu zagwarantuje, że system taki będzie poprawnie działał.
już na początkowym etapie rozwoju omawianych systemów, szereg producentów z branży motoryzacyjnej dostrzegło, iż konieczne jest rozpoczęcie sformalizowanej współpracy w zakresie kwestii takich jak zgodność elektromagnetyczna, zakłócenia EMI oraz wzajemna kompatybilność urządzeń. W roku 2011, w ramach branżowego stowarzyszenia One-Pair Ether-Net (OPEN) powstała Specjalna Grupa Interesów (SIG). Obecnie posiada ona ponad 300 członków, wliczając w to procentów OEM, dostawców elementów i dystrybutorów technologii. OPEN kieruje pracami grupy w zakresie stworzenia motoryzacyjnych dodatków do standardu Ethernet oraz zapewnienia testów wzajemnej kompatybilności poszczególnych urządzeń wpinanych do tej sieci. Dzięki temu możliwe było ustandaryzowanie procedur testowana komponentów przez różnych dostawców, dzięki czem u integracja tych systemów jest tak prosta, jak wymaga tego przemysł motoryzacyjny.
Testy stworzone w ramach prac grupy dotyczą trzech obszarów:
* Zakłócenia EMI oraz zgodność elektromagnetyczna.
* Funkcjonalna i elektryczna zgodność z normami IEEE.
* Współpraca i wymienność warstwy PHY pomiędzy różnymi dostawcami tych elementów.
W ramach specyfikacji testów przygotowano stosowną dokumentację w postaci szeregu zestawu testów:
* Specyfikacja testów EMC dla transceiverów 100BASE-T1.
* Zestaw testów dotyczących integracji warstwy fizycznej BroadR-Reach.
* Zestaw testów kontrolnych warstwy fizycznej BroadR-Reach.
* Zestaw testów dla podwarstwy oprogramowania warstwy fizycznej BroadR-Reach.
* Zestaw testów kompatybilności wzajemnej układów 100BASE-T1.
Łącznie dokumenty te dostępne są pod hasłem testów zgodności i wzajemnej kompatybilności warstwy PHY 100BASE-T1. Test te zostały wyspecyfikowane przez komitet techniczny numer jeden (TC1) działający w ramach OPEN. Są one podstawowymi testami, które muszą zostać przeprowadzone, aby dany dostawca technologii mógł pochwalić się, że jego produkty spełniają wymagane standardy motoryzacyjnej sieci Ethernet. Daje to także producentom OEM możliwość ilościowego porównywania pomiędzy sobą poszczególnych implementacji warstwy fizycznej itp.
TC1 do prowadzenia testów dla przemysłu motoryzacyjnego upoważnione są trzy laboratoria na świecie, każde zajmujące się jednym z trzech wymienionych obszarów.
Firma Texas Instruments, jako jeden z członków OPEN, bierze aktywny udział w testowaniu komponentów. Produkowane przez TI podzespoły także są testowane. Firma chwali się, że układy DP83TC811R-Q1 ora DP83TC811S-Q1, które produkuje, z powodzeniem przeszły testy zgodności i kompatybilności w niezależnych laboratoriach certyfikujących.
Badania kompatybilności polegają na monitorowaniu współpracy testowanego układu z innymi układami w różnych scenariuszach testowych. Testowany układ przyjmuje w nich rolę tak nadrzędną (master) jak i podrzędną (slave) w sieci. Testy funkcjonalności polegają na:
* Badaniu zdolności układu do łączenia się z wieloma układami, wiele razy w różnych warunkach, takich jak:
- resetowanie (twarde i miękkie) testowanego układu jak i układów z którymi się łączy
- stan uśpienia lub wybudzenia
- temperatura
- długość kabli
- podawany do sygnału szum
- polaryzacja sygnału.
* Badaniu podtrzymania nawiązanej transmisji.
* Sprawdzaniu integralności łącza, ocenianej na podstawie liczby zagubionych ramek (błędów CRC, nieprawidłowej wielkości pakietu).
* Analizie niezawodności łącza dla poprawnej konfiguracji łącza i sprawdzaniu, czy przy niepoprawnej konfiguracji system będzie świadom tego faktu.
* Sprawdzaniu poprawności działania funkcji takich jak wskaźnik jakości sygnału, diagnostyka kabli etc.
Dzięki poprawnemu przejściu tych niezależnych testów dotyczących kompatybilności, a także testów EMI i zgodności elektromagnetycznej, elementy TI (DP83TC811R-Q1 i DP83TC811S-Q1) są w pełni kwalifikowanymi modułami warstwy fizycznej AEC Q-100 dla sieci 100BASE-T1 (IEEE 802.3bw, BroadR-Reach).
Źródło: http://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2018/05/02/importance-of-automotive-ethernet-standards
Fajne? Ranking DIY