Современная электроника №7/2021

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 50 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 Бортовые коммуникационные сети автомобиля – Ethernet, SERDES или сразу обе? Это непростой вопрос Рис. 1. Бортовые коммуникационные сети в автомобиле В автомобилях 1960-х годов, таких как "Хиллман-Хантер", выпускавшийся фирмой Hillman Motor Car Company из Ковентри, было всего около 50 проводов, общая длина которых в жгутах составляла примерно 30 метров. Сравните это с современными машинами, имеющими более 1500 проводов общей длиной около 2400 метров и массой более 45 килограммов. Но это тоже не предел, так как автопроизводители заявляют, что при внедрении технологий беспилотного вождения масса проводки подскакивает примерно на 30% по сравнению с исходной моделью. Итак, нужно сосредоточиться на том, чтобы внутри автомобиля была только одна коммуникационная сеть, верно? Ответить на этот вопрос непросто. Алан А. Варгезе (Alan A. Varghese) Требования к полосе пропускания будущей БКС К бортовой коммуникационной сети (БКС) предъявляют следующие требо- вания: широкая полоса пропускания, малые задержки и высокая надёжность при работе в неблагоприятных услови- ях внутри автомобиля. На протяжении многих лет существовалонесколько тех- нологий, которые использовались в БКС (рис. 1). Книмотносятся аналоговая сеть, Controller Area Network (CAN), FlexRay, Local Interconnect Network (LIN), низ- ковольтная дифференциальная пере- дача сигналов (LVDS) и система пере- дачи мультимедийных данных (MOST). Но, глядя на приложения следующе- го поколения, мы понимаем, что эти устаревающие технологии не могут поддерживать требования к пропуск- ной способности. Кроме того, некото- рые из них являются проприетарными и очень дорогими. Чтобы лучше понять требования к пропускной способности, запомните, что приблизительную скорость переда- чи видеопотока можно рассчитать по следующим формулам: ● Размер кадра = Разрешение × Глуби- на цвета ● Скорость передачи данных = Размер кадра × Частота кадров Таким образом, для камеры пере- довой системы помощи водите- лю (ADAS), снимающей изображе- ние 1080p с глубиной цвета 24 бита и частотой кадров 30 кадров в секун- ду, поддерживаемая скорость переда- чи данных равна: ● Размер кадра = 1920 × 1080 × 24 = = 49 766 400 бит ● Скорость передачи данных = = 49 766 400 × 30 = 1493 Мбит/с В таблице приведены типичные тре- бования к пропускной способности канала связи для данных от различ- ных датчиков, задействованных в бес- пилотном вождении. Многочисленные конкурирующие стандарты для БКС ● Автомобильный Ethernet. Автомо- бильный Ethernet считается заме- ной устаревших технологий БКС. Большинство автомобилей сегод- ня оборудовано Ethernet 100BASE-T (100 Мбит/с). Различные производи- тели применяют его в разных целях, например, Hyundai – для информа- ционно-развлекательных систем, а Volkswagen – для подключения ADAS. В 2019 и 2020 гг. стандарт был до- полнен более низкими (10 Мбит/с) и более высокими (гигабитными) скоростями передачи данных. Разра- ботанная в начале 2020 г. новейшая версия стандарта с названием 802.3ch предусматривает скорости передачи данных 2,5, 5 и 10 Гбит/с. Кроме то- го, в 2020 году новая рабочая группа IEEE 802.3cy начала разработку физи- ческого уровня автомобильных БКС на 25, 50 и 100 Гбит/с. ● SERDES (ASA). Другой стандарт для БКС основан на протоколе последо- вательно-параллельного интерфей- са (SERDES). Организация Automotive SerDes Alliance была основана в 2019 г. компаниями BMW, Broadcom, Continental, Fraunhofer, Marvell и NXP с целью стандартизации SERDES. В настоящее время в неё входят 36 участников. Организация была создана для расширения экосистемы за пределы доступных тогда пропри- етарных решений SERDES, таких как FPD-Link от Texas Instruments, GMSL от Maxim Integrated и Apix от Inova Semiconductor. Новый стандарт обе- спечивает передачу данных со ско- Датчик Скорость передачи Видеокамера 500…3500 Мбит/с Лидар 20…100 Мбит/с Радар 0,1…15 Мбит/с Ультразвуковой датчик 0,01 Мбит/с