乘用车千兆以太网物理层技术预研

冯梓轩，刘晓祥，马 良，马文峰，黄金山，陶英轩，张晓光，高家君

（一汽奔腾轿车有限公司，吉林 长春 130012）

1 OSI网络结构模型

本论文是基于国际标准定义的OSI基本参考模型，该模型将通信系统分为7层，自上而下分别为应用层（第7层）、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层（第1层），每一层的目的都是为上一层提供服务。图1介绍了基于功能需求需要在以太网ECU中实现的协议，以及它们在OSI参考模型中的位置。本文旨在介绍物理层（OSI模型的第1层）。它可以适用于各类车载以太网应用，如诊断、基于服务的通信、标定、网络管理及音视频流传输。

图1 OSI网络结构模型

2 车载以太网物理层需求

物理层是OSI参考模型的最低层，它与物理硬件相连，该物理硬件用于在链路上传输原始数据位。在车载环境中，需特别关注不同部件之间的电磁兼容性。1000BAST-T1物理接口仅用于车内连接及通信，不用于连接外部测试仪或其它设备。对于有多个以太网接口的控制器（如集成式交换机），严禁某一路以太网链路上的电器故障对其余接口（如CAN、LIN、Ethernet接口）造成影响。当PHY芯片寄存器停止对读/写命令响应时，微控制器/CPU应重启该链路。应用程序及微控制器/CPU应监控GMII/RGMII/SGMII接口，当持续T（推荐5s）检测到非标准信号，微控制器/CPU应复位并初始化PHY芯片。

2.1 接口电路定义

图2介绍了1000BASE-T1接口网络的元件，这是实现物理层电路的一个示例。

图2 千兆以太网物理层电路示例

1000BASE-T1接口电路包含收发器TC、低通滤波器LPF（可选）、静电保护设备ESD_2（可选）、电源滤波器Filter（可选）、共模电感CMC、直流阻隔电容DC-Block、共模终端网络CM-Termination（可选）、静电保护设备ESD_1（可选）、ECU连接器Connector。……