详细分析车载以太网基础知识
众所周知，汽车无人驾驶已成为汽车发展的一种趋势，它对汽车ecu系统数量和质量有了更大的需求。目前主流的电子架构体系已逐渐显露出不足，而车载以太网因其具众多优点，必然会在汽车车载网络中普遍应用。本文将从入门者的角度，讲解车载以太网中的重要知识。
01车载以太网的组成
车载以太网用于连接汽车内不同电气设备的一种网络，从而满足车载环境中一些特殊需求，它与传统以太网不尽相同，车载以太网主要由mac（介质访问控制）、phy（物理接口收发器）组成，与传统以太网不同，车载以太网固定为全双工通信方式，出于对汽车启动时间的考虑而没有引入自动协商机制，此外车载以太网是通过单对非屏蔽或屏蔽电缆连接，与之对应的100m的mdi接口为100base-t1，以此满足emc要求。
mac是介质访问控制的英文简称，它位于osi七层模型中数据链路层的下半部分，主要负责控制与连接物理层的物理介质，它一端通过pci总线连接计算机，另一端通过mii连接phy。在发送数据时，mac协议会判断当前是否适合发送数据，若能，它会在将要发送的数据上附加一些控制信息，最终使数据以规定的格式到达物理层；在接收数据时，它会判断数据是否有错误，如果没有错误的话，它会去掉附加的控制信息发送至lcc（逻辑链路控制）子层。
phy是物理接口收发器，它实现了以太网的物理层。phy在发送从mac接收到的数据时，会将该并行数据转化成串行数据，之后再转化为模拟信号发送；在接收数据时过程相反。
02mac与phy的接口连接
mac与phy之间通过两个接口连接，分别为smi接口和mii接口。mii是介质独立接口，以太网mac通过该接口发出数据帧经过phy后传输到其他网络节点上，同时其他网络节点的数据先经过phy后再由mac接收；smi全称是串行管理接口，以太网mac通过该接口可以访问phy的寄存器，通过对这些寄存器操作可对phy进行控制和管理。
smi接口包括mdio（控制和管理phy以获取phy的状态）和mdc（为mdio提供时钟）。mdc由mac提供，mdio是一根双向的数据线。用来传送mac层的控制信息和物理层的状态信息。mdio数据与mdc时钟同步，在mdc上升沿有效。
mii接口有mii、rmii、smii、ssmii、sssmii、gmii、sgmii、rgmii等。这里简要介绍其中的mii和rmii，如下图所示。
图1 mii接口
mii共使用了16根线。其中crs与col只在半双工模式有效，而车载以太网固定工作在全双工模式下，故应用在汽车环境需要14根线。
图2 rmii接口
rmii：精简版的mii，数据发送接收均为两根，相比mii减少了4根，另外它整合或减去了一些线，最终rmii只有8根线。
03phy的常用功能解读
3.1phy的回环模式
为了诊断以太网工作时出现的问题，需要给问题定位，phy的回环模式就是起着这样的作用，回环是指数据从一端发送经过一段路径后又回到该端，相当于自发自收，一般phy都有三种回环模式，分别为内部回环，外部回环和远程回环，它们的回环路径不同。下面简要介绍下这三种回环模式。
3.1.1 内部回环
在内部回环模式，pcs接收模块直接从pcs发送模块获得数据，如图3所示。此操作允许mac将通过mii发送功能发送的数据包与从mii接收功能接收的数据包进行比较，因此，验证100base-t1 pcs的状态。
图3 内部回环
3.1.2 外部回环
在外部回环模式下，pma接收模块直接从pma发送模块接收信号，如图4所示。这种外部回环测试允许mac将通过mii发送功能发送的数据包与从mii接收功能接收的数据包进行比较，因此，验证100base-t1 pcs和pma的状态。
图4 外部回环
3.1.3 远程回环
在远程回环模式下，mdi上链接伙伴接收的数据包通过pma接收和pcs接收模块传送到pcs发送模块，后者又将其发送回链接伙伴。pcs接收数据可在mii上获得。远程回环允许mac将发送到mdi的数据包与从mdi接收回的数据包进行比较，从而验证物理信道的状态，包括100base-t1 phy。如图5所示。
图5 远程回环
3.2 phy的电源模式
为了进一步降低系统功耗，一些phy都支持多种电源模式，主要包括正常模式、待机模式和睡眠模式。
以太网要正常建立连接，phy必须处于正常模式，在phy上电后，一般不会马上就工作在正常模式，而是待机模式。在待机模式下，phy的ecu主电源被激活，功耗相对睡眠模式略高，睡眠模式是phy工作功耗最低的模式，如果网络中暂时不需要节点的功能，可使节点工作在睡眠模式，在睡眠模式下，此时节点可断电整个ecu，除了唤醒检测外，关闭所有内部功能。
ADI中国大学创新设计竞赛火热进行中
使用超声波切割和焊接咖啡胶囊包装
LN2558汽车灯刹车常亮及爆闪二功能方案
如何选择运算放大器的增益？
车载电脑DIY入门
详细分析车载以太网基础知识
SIC比SI有什么优势？碳化硅优势的实际应用
smt设备知识介绍 smt生产线设备有哪些图文解析
振荡培养箱是什么，它的主要特点是什么
谷歌携三星推新机将浇熄iPhone4S热度?
阿里达摩院量子实验室裁撤 整体捐献给浙江大学
时钟信号和脉冲信号有区别吗？
国产人形机器人还需走多远？
8月26日三星Galaxy Note8美国纽约发布？采用双摄，配置规格都是最顶尖的
智能防疫核验终端：健康码查验、核酸状态核验、测温门禁通行一体
你知道引用linux ioctl函数？
比亚迪发布2019年度第三季度财报 新能源汽车补贴退坡影响较大
学技术 | 充电器大一统：USB Type-C接口PD协议解决方案
华为三兄弟：华为Mate10、华为P11、荣耀9消息不断，配置够强劲，每一款都是旗舰机型
企业如何加速布局智能制造
01车载以太网的组成
车载以太网用于连接汽车内不同电气设备的一种网络，从而满足车载环境中一些特殊需求，它与传统以太网不尽相同，车载以太网主要由mac（介质访问控制）、phy（物理接口收发器）组成，与传统以太网不同，车载以太网固定为全双工通信方式，出于对汽车启动时间的考虑而没有引入自动协商机制，此外车载以太网是通过单对非屏蔽或屏蔽电缆连接，与之对应的100m的mdi接口为100base-t1，以此满足emc要求。
mac是介质访问控制的英文简称，它位于osi七层模型中数据链路层的下半部分，主要负责控制与连接物理层的物理介质，它一端通过pci总线连接计算机，另一端通过mii连接phy。在发送数据时，mac协议会判断当前是否适合发送数据，若能，它会在将要发送的数据上附加一些控制信息，最终使数据以规定的格式到达物理层；在接收数据时，它会判断数据是否有错误，如果没有错误的话，它会去掉附加的控制信息发送至lcc（逻辑链路控制）子层。
phy是物理接口收发器，它实现了以太网的物理层。phy在发送从mac接收到的数据时，会将该并行数据转化成串行数据，之后再转化为模拟信号发送；在接收数据时过程相反。
02mac与phy的接口连接
mac与phy之间通过两个接口连接，分别为smi接口和mii接口。mii是介质独立接口，以太网mac通过该接口发出数据帧经过phy后传输到其他网络节点上，同时其他网络节点的数据先经过phy后再由mac接收；smi全称是串行管理接口，以太网mac通过该接口可以访问phy的寄存器，通过对这些寄存器操作可对phy进行控制和管理。
smi接口包括mdio（控制和管理phy以获取phy的状态）和mdc（为mdio提供时钟）。mdc由mac提供，mdio是一根双向的数据线。用来传送mac层的控制信息和物理层的状态信息。mdio数据与mdc时钟同步，在mdc上升沿有效。
mii接口有mii、rmii、smii、ssmii、sssmii、gmii、sgmii、rgmii等。这里简要介绍其中的mii和rmii，如下图所示。
图1 mii接口
mii共使用了16根线。其中crs与col只在半双工模式有效，而车载以太网固定工作在全双工模式下，故应用在汽车环境需要14根线。
图2 rmii接口
rmii：精简版的mii，数据发送接收均为两根，相比mii减少了4根，另外它整合或减去了一些线，最终rmii只有8根线。
03phy的常用功能解读
3.1phy的回环模式
为了诊断以太网工作时出现的问题，需要给问题定位，phy的回环模式就是起着这样的作用，回环是指数据从一端发送经过一段路径后又回到该端，相当于自发自收，一般phy都有三种回环模式，分别为内部回环，外部回环和远程回环，它们的回环路径不同。下面简要介绍下这三种回环模式。
3.1.1 内部回环
在内部回环模式，pcs接收模块直接从pcs发送模块获得数据，如图3所示。此操作允许mac将通过mii发送功能发送的数据包与从mii接收功能接收的数据包进行比较，因此，验证100base-t1 pcs的状态。
图3 内部回环
3.1.2 外部回环
在外部回环模式下，pma接收模块直接从pma发送模块接收信号，如图4所示。这种外部回环测试允许mac将通过mii发送功能发送的数据包与从mii接收功能接收的数据包进行比较，因此，验证100base-t1 pcs和pma的状态。
图4 外部回环
3.1.3 远程回环
在远程回环模式下，mdi上链接伙伴接收的数据包通过pma接收和pcs接收模块传送到pcs发送模块，后者又将其发送回链接伙伴。pcs接收数据可在mii上获得。远程回环允许mac将发送到mdi的数据包与从mdi接收回的数据包进行比较，从而验证物理信道的状态，包括100base-t1 phy。如图5所示。
图5 远程回环
3.2 phy的电源模式
为了进一步降低系统功耗，一些phy都支持多种电源模式，主要包括正常模式、待机模式和睡眠模式。
以太网要正常建立连接，phy必须处于正常模式，在phy上电后，一般不会马上就工作在正常模式，而是待机模式。在待机模式下，phy的ecu主电源被激活，功耗相对睡眠模式略高，睡眠模式是phy工作功耗最低的模式，如果网络中暂时不需要节点的功能，可使节点工作在睡眠模式，在睡眠模式下，此时节点可断电整个ecu，除了唤醒检测外，关闭所有内部功能。
ADI中国大学创新设计竞赛火热进行中
使用超声波切割和焊接咖啡胶囊包装
LN2558汽车灯刹车常亮及爆闪二功能方案
如何选择运算放大器的增益？
车载电脑DIY入门
详细分析车载以太网基础知识
SIC比SI有什么优势？碳化硅优势的实际应用
smt设备知识介绍 smt生产线设备有哪些图文解析
振荡培养箱是什么，它的主要特点是什么
谷歌携三星推新机将浇熄iPhone4S热度?
阿里达摩院量子实验室裁撤 整体捐献给浙江大学
时钟信号和脉冲信号有区别吗？
国产人形机器人还需走多远？
8月26日三星Galaxy Note8美国纽约发布？采用双摄，配置规格都是最顶尖的
智能防疫核验终端：健康码查验、核酸状态核验、测温门禁通行一体
你知道引用linux ioctl函数？
比亚迪发布2019年度第三季度财报 新能源汽车补贴退坡影响较大
学技术 | 充电器大一统：USB Type-C接口PD协议解决方案
华为三兄弟：华为Mate10、华为P11、荣耀9消息不断，配置够强劲，每一款都是旗舰机型
企业如何加速布局智能制造