探索汽車(chē)PREEvision中的以太網(wǎng)設(shè)計(jì)

在汽車(chē)電子電器（E/E）系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，PREEvision一直是工程師們的得力助手。隨著汽車(chē)行業(yè)對(duì)更高數(shù)據(jù)傳輸速率和更有效網(wǎng)絡(luò)解決方案的需求日益增長(zhǎng)，10BASE-T1S作為一種新興的汽車(chē)以太網(wǎng)技術(shù)，正逐漸成為設(shè)計(jì)師關(guān)注的焦點(diǎn)。本文將探討PREEvision中10BASE-T1S的應(yīng)用，展示其如何為現(xiàn)代汽車(chē)設(shè)計(jì)帶來(lái)革新。

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10BASE-T1S技術(shù)概述

10BASE-T1S是一種創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以提供10Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。這一技術(shù)的核心在于使用單對(duì)雙絞線(xiàn)（Twisted Pair），并專(zhuān)注于短距離傳輸，最大長(zhǎng)度限制為25m。自2011年起，10BASE-T1S已被納入AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)，并基于IEEE標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了發(fā)展。作為一種多點(diǎn)總線(xiàn)系統(tǒng)（Multidrop），10BASE-T1S的引入減少了布線(xiàn)需求，降低了能耗和成本，為汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提供了新的可能性。

10BASE-T1S總線(xiàn)通信特點(diǎn)：

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10Mbit/s

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1 Pair

>

Short <25m, Long<1000m

>

Twisted Pair

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10BASE-T1S的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

10BASE-T1S通過(guò)其物理層沖突避免機(jī)制（PLCA：Physical Layer Collision Avoidance），在確保數(shù)據(jù)傳輸效率和可靠性方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。PLCA機(jī)制通過(guò)Node ID和協(xié)調(diào)器（Node ID=0的節(jié)點(diǎn)被稱(chēng)為協(xié)調(diào)器Coordinator）來(lái)管理數(shù)據(jù)傳輸，確保了網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的順暢通信。這種機(jī)制不僅提高了網(wǎng)絡(luò)的整體效率，還通過(guò)減少必要的硬件（如交換機(jī)和耦合端口）進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。

圖1：10BASE-T1S總線(xiàn)機(jī)制

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10BASE-T1S vs 其他

10BASE-T1S在技術(shù)特性上與傳統(tǒng)的CAN/CAN FD總線(xiàn)系統(tǒng)形成鮮明對(duì)比。CAN/CAN FD總線(xiàn)系統(tǒng)基于類(lèi)似的總線(xiàn)拓?fù)洌珨?shù)據(jù)傳輸速率最高為5Mbit/s。而10BASE-T1S提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更靈活的網(wǎng)絡(luò)配置選項(xiàng)。與其他以太網(wǎng)技術(shù)（如100BASE-T1和1000BASE-T1）相比，10BASE-T1S通過(guò)其多點(diǎn)連接方式，減少了對(duì)交換機(jī)和復(fù)雜布線(xiàn)的依賴(lài)，從而降低了系統(tǒng)的整體復(fù)雜性和成本。

圖2：總線(xiàn)通信特性對(duì)比

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PREEvision中的10BASE-T1S設(shè)計(jì)

在PREEvision中，設(shè)計(jì)師可以輕松創(chuàng)建和模擬10BASE-T1S網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)使用PREEvision的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚庉嬈?，設(shè)計(jì)師可以定義網(wǎng)絡(luò)的物理布局，包括連接到網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)和傳感器。此外，PREEvision的PLCA編輯器允許用戶(hù)為10BASE-T1S總線(xiàn)系統(tǒng)定義特殊的參數(shù)和屬性，如Node ID、超時(shí)計(jì)時(shí)器（TO_Timer）、突發(fā)計(jì)數(shù)器（Burst Counter）和突發(fā)計(jì)時(shí)器（Burst Timeout），從而實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)行為的精確控制。

圖3：Different Speed grades in the same cluster

在PREEvision中，設(shè)計(jì)師不僅能夠設(shè)計(jì)10BASE-T1S網(wǎng)絡(luò)，還能夠利用其強(qiáng)大的編輯器和分析工具來(lái)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。例如，通過(guò)調(diào)整Node ID和配置超時(shí)計(jì)時(shí)器（TO_Timer），設(shè)計(jì)師可以精確控制網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信周期和數(shù)據(jù)傳輸。此外，PREEvision中的可視化工具使得復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和故障排除變得更加直觀和高效。

圖4：PREEvision中的10BASE-T1S

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結(jié)論

隨著汽車(chē)行業(yè)對(duì)更高效和更可靠的網(wǎng)絡(luò)解決方案的需求不斷增長(zhǎng)，10BASE-T1S預(yù)計(jì)將在未來(lái)的汽車(chē)設(shè)計(jì)中發(fā)揮更加重要的作用。其高效的數(shù)據(jù)傳輸能力和低成本的網(wǎng)絡(luò)配置使其成為未來(lái)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的理想選擇。

除了10BASE-T1S之外，當(dāng)前CAN XL也是廣受關(guān)注的技術(shù)，不僅速度可以達(dá)到10Mbit/s，Byte Payload最高可支持2048 Bytes，還可以傳輸Ethernet/IP Frame，在拓?fù)洳季€(xiàn)上也有其優(yōu)勢(shì)。PREEvision會(huì)盡快支持CAN XL技術(shù)。

PREEvision作為一款強(qiáng)大的設(shè)計(jì)工具，為工程師提供了在這一領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行創(chuàng)新和高效設(shè)計(jì)的能力。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，我們期待看到10BASE-T1S在未來(lái)汽車(chē)設(shè)計(jì)中的更多應(yīng)用和發(fā)展。

審核編輯：黃飛

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