汽車搭載的功能逐漸複雜，在邁向自駕升級的過程中，車內網路的整合及革新至關重要。10BASE-T1S能夠幫助製造商在速度、成本和系統協同效應之間取得平衡，成為車內網路布局關鍵。本文介紹該車用乙太網路標準技術，並說明相關測試要點。
10BASE-T1S革新車內網路
(承前文)10BASE-T1S有時被稱為介於100/1000BASE-T1和傳統IVN之間的黃金標準。10BASE-T1S支援Multidrop傳輸架構，資料傳輸速率也比傳統網路更快，同時成本較低。
相較之下，先前的汽車技術(如100/1000BASE-T1)性能高，但成本也高，使用的是頻寬高的PAM訊號以及交換器實現的感測器和啟動器。另一方面，CAN、CAN FD和Flexray等傳統IVN成本較低，但資料傳輸率也較低，同時具有後來被乙太網路採用的Multidrop傳輸架構。
區域架構(Zonal Architecture)為汽車繼域架構的下一步演進方向，10BASE-T1S也有助於汽車架構轉型。區域架構由區域智慧交換器組成，具有到系統單晶片(SoC)裝置的高速上行鏈路。從那裡，可以與100/1000BASE-T1高速感測器和致動器，以及用於低速感測器和裝置的10BASE-T1S進行點對點連接(圖6)。
圖6 採用車用乙太網路的區域架構
10BASE-T1S測試規範
想要確保一致性和穩定性，必須先了解如何測試10BASE-T1S。這要求工程師在定義的環境中以可擴展和可重複的方式複製Multidrop技術。以下簡述10BASE-T1S相關測試重點。
．實體媒介附著物(PMA)測試規範：圖7展示了匯流排的設置。Multidrop和匯流排區段將產生大量雜訊，導致測試複雜度提升。GRL與TC 14小組共同開發出振鈴電路板，將匯流排裝置限制在單一設置中，同時仍可在真實匯流排上重現相同環境。為了進一步模擬真實匯流排情境，GRL與TC14團隊密切合作，致力找出示波器上最精確的校準設置和參數。
圖7 匯流排設置示意圖
．PMA RX校準：在模擬應力訊號的RX端，匯流排設置、振鈴板和頻率生成器提供了創建不同抖動(Jitter)等級的可能性，將顯示匯流排在定義訊號的雜訊振幅增加時，會如何運作。鏈路合作夥伴(Link Partner)可以在測試模式1和3中改變，也可重複使用，其顯示振幅變化所引起的抖動效應(圖8、圖9)。
圖8 PMA RX校準(1)
圖9 PMA RX校準(2)
．PCS/PLCA測試規範：PCS/PLCA測試規範涉及實體層的中間部分，影響從SoC發送數位端資料的方法階段的編碼和傳輸。10BASE-T1S具有兩層，而100/1000BASE-T1只有PCS層進行編碼和傳送至前端。新的PLCA層在10BASE-T1S上提供了一個匯流排介面，可為已定義傳輸(Defined Transfer)替每個節點的流量窗口(Traffic-window)生成信標(圖10)。
圖10 相較於100/1000BASE-T1，10BASE-T1S具有兩層
以ping請求為例，MDI表示資料在實體端(Physical Side)的傳入位置。接著會有短暫的延遲，直到訊號移到另一邊的RMII介面(圖11)。
圖11 ping請求例子
．PMA測試設置(TX)：在Multidrop區段中，有兩個阻抗為100Ω的末端節點(圖12)。
圖12 PMA傳輸測試
在此情境中，一個分接節點處於發送模式(50Ω)，另一個分接節點處於接收模式(高阻抗)。當其中一個節點正在進行傳輸時，另一個則保持沉默，有效減少訊號反射。這與100/1000BASE-T1和其他進行點對點傳輸的乙太網路技術的做法相同(圖13)。
圖13 PMA測試設置(TX)－末端節點
以分接節點取代點對點裝置將在測試設定中造成50Ω和100Ω之間的不匹配(圖14)。
圖14 PMA測試設置(TX)－分接節點
這違反了IEEE規範，該規範要求PMA測試案例須完成兩種配置的量測。那麼，實際上該如何測量50Ω元件的特性呢？在Multidrop範例中，點對點末端節點和傳輸分接節點在示波器上鏈路的另一端建立100Ω的線路終端(圖15)。該100Ω實際上與具有分接節點或受測裝置的示波器並聯。這包括抖動和振幅，可以在測試夾具中實現，或在PCB建議中添加可選的硬體調整以增加阻抗。
圖15 測試過程需要額外阻抗
GRL為10/100/1000BASE-T1S提供全面的車用乙太網路測試服務，連結業者與高效認證流程所需的IC供應商和一級供應商。
(本文由Granite River Labs提供)
10BASE-T1S支援Multidrop 車內網路技術/測試同步創新(1)
10BASE-T1S支援Multidrop 車內網路技術/測試同步創新(2)