10BASE-T1S架构助力车载E/E领域，引领汽车产业迈向智能化新纪元！

汽车架构的发展

如今，汽车已不仅仅满足消费者的代步需求，而是向所谓的ACES（Autonomous, Connected, Electrification, Shared Source）方向发展，全自动驾驶和网联化将成为最终目标。由此带来的高算力和高数据吞吐量问题，需要有更快的车内网络（IVN）支持；同时降低IVN复杂程度、降低数据传输时延也是必不可少的。

因此，传统的分布式架构正在逐步转变为中央域架构（Domain-Centralized Architecture），并向区域架构（Zonal Architecture）迈进，这也是汽车架构从功能划分向区域划分的转变。基于此，以太网正快速成为IVN的主要网络协议。

为了充分顺应新架构特点，全面普及以太网以替代CAN、FlexRay等低速网络，将以太网应用到传感器、执行器等终端，统一车内网络协议正在成为趋势。而如100BASE-T1的车载以太网为点对点全双工通信，难能满足所有需求。因此，10BASE-T1S成为主要替代方案之一。它布线方便，不同于P2P的通讯方式降低了能耗和成本，必将推动车载E/E架构向全新方向发展。

什么是10BASE-T1S

10BASE-T1S是定义在IEEE802.3cg-2019中，通过单对以太网双绞线进行高达10Mbps速率的数据传输，最大长度25m。

它统一了车载通讯标准，现有架构中需要支持诸如CAN、LIN、Ethernet等多种通讯协议的网关，引入10BASE-T1S取代低速通讯，可有效统一整车网络协议，消除IVN中对于跨协议网关的需求。

它带来更高的带宽，通讯速率从Kb级向Mb级别的跃升，可以传递更丰富的数据。

其通过PLCA（Physical Layer Collision Avoidance）以半双工多点总线（Multidrop）模式运行，可以作为低速网络（如CAN、CANFD、Flexray、LIN等）的替代方案。

PLCA功能会为每个节点设置一个唯一的节点ID，并根据ID按序循环释放TO（transmission opportunities），ID为0的节点会向总线释放BEACON信号，代表一个新的TO循环开始。

其他节点收到该信号后，等待自己的TO（即发送ID等于节点ID）才能发送数据。节点在正式发送数据前，会广播发送COMMIT来通知其他节点接收数据。

各节点会维护TO_TIMER计时器，每个TO都会重置该计数器。TO_TIMER的设定是为了保证两个TO之间有一定的时间间隔，以保证最远端的节点可以在TO_TIMER时间内完整接收数据。

通过这种PLCA发送机制，可以保证总线上只有一个节点在发送数据，从而避免产生冲突。

应用

10BASE-T1S可广泛应用于车内边缘节点，如雷达、氛围灯、LED灯光系统、门锁系统等。

宝马与微芯合作验证基于10BASE-T1S的边缘总线——E2B 10BASE-T1S，打造智能、实时、动态、时尚的整车氛围灯系统。通过E2B Hub省去节点中的μC，移除了软件堆栈，不仅优化了μC的成本，还降低了车载软件的开发和维护成本。

图片来源：BMW

协议支持

除IEEE 802.3标准外，10BASE-T1S也受OPEN Alliance TC14和AUTOSAR相关标准支持。扩展了睡眠/唤醒功能、拓扑发现功能，并对EMC、PHY特性、相关接口做了细致规定。

总结

10BASE-T1S通过优化以太网边缘连接，促使整车全面部署以太网，降低开发难度的同时也优化了线束、芯片等硬件成本。相信在不久的将来，应用10BASE-T1S会成为区域架构的优选协议之一，推动IVN架构向区域型架构迈进。