目前的汽車越來越網絡化，智能化，不斷革新的ADAS技術，高品質的車載影音娛樂系統，結合大數據、云計算的自動駕駛技術，這些新技術的應用推動了對車載網絡容量需求的爆發式增長，遠遠超過了傳統汽車總線CAN\LIN的能力，需要新的汽車網絡總線，在這個背景下，汽車以太網獲得了飛速的發展。
圖 1 汽車以太網處理豐富的功能
“汽車以太網”指用于車載電氣系統的任何基于以太網的網絡方案，它還可作為BroadR-Reach（或OPEN Alliance BroadR-Reach）和100base-T1（IEEE 802.3bw-2015）的統稱，在任何一種情況下，汽車以太網都經過專門定制的，可實現車載網絡的更快數據通信。
除了高帶寬之外，今天的車輛最好提供可擴展、面向未來的開放式網絡架構，并且可以支持多個系統和設備。車載網絡不應妨礙產品上市，布線應該經濟且相對輕便。此外，車載網絡必須在溫度范圍，功耗和可靠性方面滿足嚴格的行業標準。
上面提到的許多要求超出了傳統的100 / 1000base-T以太網，它們在汽車中的使用非常有限，傳統以太網標準適合企業級、商業級和消費級應用，它提供更長的覆蓋范圍，是一種屏蔽的四對電纜，這對于汽車市場來說太重了。
實際上，一些特定的挑戰推動了對汽車以太網的要求，首先，操作環境相當苛刻，車身溫度范圍為-40°C至85°C，底盤和動力傳動系統溫度范圍為125°C，機械限制包括在車身和駕駛室內加速高達4G，機械堅固性是必須的，不希望每次遇到坑洞時電纜連接都會失效。
汽車以太網的優勢
讓我們看一下與其他在汽車環境中使用的一些協議相比，使用此協議的一些優勢。與LIN（19.2 kb / s），CAN FD（15 Mb / s），FlexRay（10 Mb / s）和MOST（25、50或150 Mb / s）等協議相比，汽車以太網提供更高帶寬的數據傳輸， LIN協議實際上只能用于控制車身電子設備（如車窗或車燈）等極低帶寬應用。
CAN或CAN FD提供15 Mb / s范圍內的靈活數據速率，但仍限于相對低帶寬的應用，FlexRay也是如此，它通過其并行數據線提供冗余優勢，如果一條線路損壞，另一條線路可以接管其功能，因此，它可用于安全或其他關鍵功能，如轉向或制動控制。
MOST是一種信息娛樂標準，數據速率可為25、50和150 Mb / s，后者的總帶寬高于100 Mb / s的汽車以太網。但一個關鍵的區別是MOST的150 Mb / s帶寬是在環形拓撲網絡中共享，而每個專用的汽車以太網鏈路提供完整的100 Mb / s帶寬（圖2）。因此，汽車以太網提供比大多數常見的汽車串行數據標準更高的帶寬，由于它依靠單對非屏蔽雙絞線傳輸，因此它還提供了低成本的布線方案，布線重量比屏蔽布線小約30％，連接成本節省約80％。
圖2 MOST環形組網
汽車以太網滿足嚴格的EMC和EMI要求以及汽車應用領域的溫度等級要求，最后一個好處是，以太網堆棧上層的所有軟件接口都與標準以太網完全相同。如果您以前曾經使用過以太網，那么您可能已經擁有了所有的軟件和測試工具。
汽車以太網的測試
有各種不同類別的汽車以太網測試，以示波器為中心的電信號測試在物理媒介附件（PMA）測試組中定義。這些測試確定產品是否符合BroadR-Reach或IEEE 802.3bw規范中規定的電氣發射機和接收機規范。
在物理編碼子層（PCS）和PHY控制規范中可以找到專注于協議本身功能的其他測試，可以在此處發送命令并驗證設備是否已正確響應，PCS發送/接收、狀態圖、編碼/解碼以及加擾/解擾是這些測試所涉及的一些領域。測試規范還為其他元素提供了建議，例如共模扼流圈，EMC和通信通道本身。
讓我們轉向討論汽車以太網的一致性測試，100base-T1（IEEE 802.3bw）規范包括PMA，PCS和PHY控制的一致性要求，但IEEE的規范本身并不包含測試規范，New Hampshire University InterOperability實驗室于2016年11月舉辦了第一屆100base-T1插拔大會，并編寫了描述如何進行一致性測試的測試文檔，最終，由OEM、PHY供應商或一級供應商與測試設備制造商或測試機構合作，以確定產品是否符合規范。
為什么PHY合規性很重要？主要原因是OEM的車輛ECU的開發周期很長, 因此，穩健的做法是確保設計的PHY芯片在組成系統之前滿足規范的要求，一旦PHY芯片已集成到ECU中，系統本身也必須進行合規性測試，在評估板上測試芯片是一回事，但在系統上測試則是另一回事，ECU板布局是否正確？也許，或許不是， PHY芯片的行為是否會在ECU板的環境中發生變化？通過測試系統的合規性，將可以回答這些問題。
請記住，遵守100base-T1規范并不能保證互操作性，對于PCI Express或USB，當您的產品通過合規性測試時，它可以使用協議的logo，并且可以期望與同樣通過測試的所有其他產品實現互操作性。然而，雖然100base-T1規范提供了明確定義的發送器要求，但接收器的實現仍由設計人員完成。
BroadR-Reach和100base-T1的PHY一致性測試包括：
? Maximumtransmitter output droop
? Transmitterclock frequency
? Transmittertiming master jitter
? Transmittertiming slave jitter
? Transmitterdistortion
? Transmitterpower spectral density (PSD)
對于100base-T1，需要增加一項測試：
? Transmitterpeak differential output
InterOperability實驗室編寫的測試文檔涵蓋了測試設備要求，汽車以太網的100 Mb / s需要帶寬至少為1 GHz的示波器，采樣率至少為2GS / s（圖3），力科建議采樣速率為10 GS / s，以確保對抖動測量進行10倍過采樣，隨著1000base-T1規范的出現，帶寬需求將上升到2.5GHz范圍。
此外，建議用于測試的示波器具有執行頻譜分析的能力。如果做不到這一點，建議用頻譜分析儀補充示波器，對于發射機distortion測試，需要一個能夠產生5.4 Vpk-pk差分正弦波的正弦波發生器，頻率約為11.11 MHz。除此之外，您還需要兩根BNC電纜和兩根BNC-to-SMA適配器，以便將這些信號輸入以太網測試夾具，簡短的汽車以太網電纜可將DUT MDI輸出的任何接口轉換為RJ-45連接器。這反過來允許您插入以太網測試夾具，從那里信號進入示波器。
