Το 10BASE-T1S οδηγεί τη νέα κατεύθυνση του Ethernet της αυτοκινητοβιομηχανίας

Καθώς η ηλεκτρονική αρχιτεκτονική του αυτοκινήτου εξελίσσεται προς την κεντρική και περιφερειακή ανάπτυξη, η ζήτηση για ενσωματωμένη μετάδοση δεδομένων συνεχίζει να αυξάνεται. Το Automotive Ethernet είναι επί του παρόντος η κύρια επιλογή, αλλά το SerDes αναδύεται επίσης σε ορισμένες συγκεκριμένες εφαρμογές, ειδικά σε συνδέσεις δεδομένων πολλαπλών αισθητήρων, ενώ το Automotive Ethernet είναι κατάλληλο για άλλες ανάγκες επικοινωνίας δικτύου. Επιπλέον, το 10Base-T είναι επίσης μια αναδυόμενη τεχνολογία στις συνδέσεις δεδομένων πολλαπλών αισθητήρων. Από τη δεκαετία του 1990, η αυτοκινητοβιομηχανία έχει υιοθετήσει ευρέως μια ποικιλία πρωτοκόλλων επικοινωνίας, συμπεριλαμβανομένων κυρίως των CAN, CAN FD, LIN και FlexRay. Αυτά τα πρωτόκολλα συνδέουν τις ECU σε μια αλυσίδα μαργαρίτα, μειώνοντας σημαντικά το συνολικό μήκος του καλωδίου και το συνολικό βάρος του οχήματος. Μεταξύ αυτών των πρωτοκόλλων, τα CAN, CAN FD και FlexRay χρησιμοποιούν μη θωρακισμένα συνεστραμμένα ζεύγη για επικοινωνία, ενώ το LIN χρησιμοποιεί ένα μόνο χάλκινο σύρμα, μειώνοντας περαιτέρω το βάρος. Ωστόσο, οι ρυθμοί μετάδοσης αυτών των παραδοσιακών πρωτοκόλλων είναι χαμηλοί. Για παράδειγμα, το LIN υποστηρίζει το πολύ 20 kb/s, το CAN είναι 1 Mb/s, το CAN FD είναι 5 Mb/s και το FlexRay είναι 10 Mb/s. Παρόλο που αυτά τα ποσοστά έχουν καλύψει τις βασικές ανάγκες επικοινωνίας των οχημάτων στο παρελθόν, με τη συνεχή εμβάθυνση των ηλεκτρονικών αυτοκινήτων, ειδικά την ταχεία ανάπτυξη προηγμένων συστημάτων υποστήριξης οδηγού (ADAS) και τεχνολογίας αυτόνομης οδήγησης, το εύρος ζώνης και η ταχύτητα αυτών των πρωτοκόλλων δεν μπορούν πλέον καλύπτουν τις ανάγκες των νέων οχημάτων. Επιπλέον, το ίδιο το CAN απαιτεί ένα τέλος άδειας χρήσης και το δωρεάν Ethernet έχει γίνει δημοφιλές στα μάτια όλων. Το Ethernet ήταν κάποτε μια προφανής επιλογή λόγω της ευρείας υιοθέτησής του στους υπολογιστές, του σχετικά υψηλού εύρους ζώνης και του λογικού κόστους. Ωστόσο, η εφαρμογή του στα αυτοκίνητα έχει ένα σημαντικό μειονέκτημα, το οποίο είναι ότι δεν μπορεί να λειτουργήσει σε λειτουργία ευαίσθητη στον χρόνο ή σε ντετερμινιστική λειτουργία. Αυτό οφείλεται στο πρωτόκολλο Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CD) που είναι εγγενές στη λειτουργία του Ethernet. Για να μπορέσει η αυτοκινητοβιομηχανία να εκμεταλλευτεί το Ethernet, γεννήθηκε ένα νέο πρωτόκολλο. Αυτή η έκδοση του πρωτοκόλλου ειδικά για το αυτοκίνητο, γνωστή ως 10BASE-T1S, αντικαθιστά το CSMA/CD με την αποφυγή σύγκρουσης φυσικού επιπέδου (PLCA) για να επιτρέψει τη ντετερμινιστική λειτουργία που είναι κρίσιμη για τα συστήματα οδήγησης με καλώδιο και προηγμένα συστήματα υποβοήθησης οδηγού. Επί του παρόντος, βλέπουμε ότι ένας μεγάλος αριθμός κατασκευαστών τσιπ όπως οι ADI, Microchip, NXP, Marvell, TI, Realtek, Renesas, Broadcom και ON Semiconductor αυξάνουν τις προσπάθειές τους προς την κατεύθυνση του Ethernet αυτοκινήτου και αναλαμβάνουν ηγετικό ρόλο στη χρήση του σε σενάρια όπως ο έλεγχος φώτων αυτοκινήτου 10BASE-T1S.