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以太网Switch芯片了解下?

网关是汽车内部通信局域网的核心,通过它可以实现各总线上信息的共享以及实现汽车内部的网络管理和故障诊断功能。而随着以太网技术在车载中的应用,车身中将实现传统总线与以太网的融合,以太网Switch将成为网关中很重要的组成部分。

汽车网关控制器主要有以下3个功能:
报文路由:网关具有转发报文的功能,并对总线报文状态进行诊断;
信号路由:实现信号在不同报文间的映射;
网络管理:网络状态监测与统计,错误处理、休眠唤醒等。

通俗的说:大家都知道,从一个房间走到另一个房间,必然要经过一扇门。同样,从一个网络向另一个网络发送信息,也必须经过一道“关口”,这道关口就是网关。顾名思义,网关就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。

具体到车辆的智能控制来说,车上具备不同的模块,检测不同地方的信号传输到一起进行集中处理,在他们之间的任意模块,例如:BCM,仪表,安全气囊,倒车雷达,CVT等等之间的相互通信,是不同模块之间的通信,就有各自的特性和不同的生产厂商的标准,没有一个协调的关口,就可能造成通信混乱。网关就是协调这些模块之间通信正常,对于其中的一般错误信号进行纠错。

目前,整车上带以太网接口的节点数量也是在逐渐增加,行车记录仪,车载多媒体,360环视系统,防疲劳驾驶系统,前视摄像头等。未来,汽车中部署的以太网端口将越来越多,而各个以太网节点之间的数据交互与节点升级则需要依赖于以太网网关来实现。

针对新兴的车载以太网而言,将在传统的CAN/LIN网关基础上增加以太网接口, 使网关具有路由车载以太网信息的能力,实现了汽车上真正意义上的数据交互枢纽。以Realtek Switch为例,其具有5个集成的100BASE-T1 PHY收发机和1个快速以太网PHY。支持(R)GMI/(R)Mi/SGMII接口,通过外部CPU或级联开关提供访问。

 

Realtek Switch框图

Realtek Switch可以通过(R)GMII/(R)MII接口连接外部ECU,通过100BASE-T1/FE PHY 实现以太网数据转发功能。其中MII为介质无关接口,在IEEE802.3中规定的MII总线是一种用于将不同类型的PHY与相同网络控制器(MAC)相连接的通用总线,网络控制器可以用同样的硬件接口与任何PHY进行连接,具备良好的扩展性。

以太网媒体接口还有RMII/GMII/SMII,所有的这些接口都从MII而来, MII支持10兆和100兆的操作;RMII是简化的MII接口,在数据的收发上它比MII接口少了一倍的信号线;SMII是由思科提出的一种媒体接口,它有比RMII更少的信号线数目,S表示串行的意思;GMII是千兆网的MII接口,这个也有相应的RGMII接口,表示简化了的GMII接口。下面介绍常用的MII及RMII接口:

 MII的信号线如下图所示:

MII_TX_CLK:发送数据使用的时钟信号,对于10M位/s的数据传输,此时钟为2.5MHz,对于100M位/s的数据传输,此时钟为25MHz。
MII_RX_CLK:接收数据使用的时钟信号,对于10M位/s的数据传输,此时钟为2.5MHz,对于100M位/s的数据传输,此时钟为25MHz。
MII_TX_EN:传输使能信号,此信号必需与数据前导符的起始位同步出现,并在传输完毕前一直保持。                                 
MII_TXD[3:0]:发送数据线,每次传输4位数据,数据在MII_TX_EN信号有效时有效。
MII_TXD[0]:是数据的最低位,MII_TXD[3]是最高位。当MII_TX_EN信号无效时,PHY忽略传输的数据。 
MII_CRS:载波侦听信号,仅工作在半双工模式下,由PHY控制,当发送或接收的介质非空闲时,使能此信号。
MII_COL:冲突检测信号,仅工作在半双工模式下,由PHY控制,当检测到介质发生冲突时,使能此信号,并且在整个冲突的持续时间内,保持此信号有效。
MII_RXD[3:0]:接收数据线,每次接收4位数据,数据在MII_RX_DV信号有效时有效。 
MII_RX_DV:接收数据使能信号,由PHY控制,当PHY准备好数据供MAC接收时,使能该信号。 
MII_RX_ER:接收出错信号,保持一个或多个时钟周期(MII_RX_CLK)的有效状态,表明MAC在接收过程中检测到错误。

精简的独立于介质的接口(RMII)

▲ 时钟信号需要提高到50MHz
▲ MAC和外部的以太网PHY需要使用同样的时钟源
▲ 使用2位宽度的数据收发

 

汽车网关控制器是整车电子电气架构中的核心部件,整车网络的数据交互枢纽。随着以太网的发展,以太网网关也将发挥更大的作用。Realtek Switch拥有性价比高,扩展性及稳定性良好的优势,也将得到更多的应用。