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隨著軟件定義汽車(SDV)與區域架構的加速演進,車載邊緣節點對高帶寬、低延遲以及無縫網絡集成的需求日益迫切 。10BASE-T1S 是 10BASE 以太網標準的現代化版本,專為滿足車載及工業場景的聯網需求而擴展。為了幫助工程師在實際車型設計中進行精準的技術選型,本文將通過 10BASE-T1S 與 CAN 的對比,重點介紹兩者在框圖、電源架構復雜度以及系統級特性上的核心差異 。

圖 1:10BASE-T1S MAC-PHY 應用框圖
圖 1 顯示了采用 T30HM1TS2500 收發器(也可采用 NCV7410)的 MAC-PHY 10BASE-T1S 節點典型應用框圖。

圖 2:CAN 節點應用框圖(帶電源管理)
圖 2 顯示了典型的 CAN 節點,該節點具有高級電源管理、喚醒與抑制控制功能。這里選擇了 NCV7343 CAN 收發器,作為 T30HM1TS2500 以太網收發器的最接近等效器件。

圖 3:NCV26004 PMD 應用框圖
圖 3 顯示了采用 NCV26004 的 PMD 10BASE-T1S 節點典型應用框圖。

圖 4:CAN 節點應用框圖(不帶電源管理)
圖 4 顯示了不帶電源管理的基本 CAN 節點;這是與 PMD 10BASE-T1S 節點最直接的等效方案。
跳出單點器件,綜合評估系統方案價值
電源去耦成本大致相同。
CAN 的共模扼流圈 (CMC) 通常為 100 μH(或 51 μH),而 10BASE-T1S 需要 240 μH(130 μH 正在按照 EMC 要求評估)。240 μH 共模扼流圈價格約高 20%。
10BASE-T1S 需要兩個電容器來對通信線路進行直流隔離(圖 1 中的 CP 和 CM)。如以下結論所述,這兩個無源電容器雖增加少量成本,但使實現 PoDL(數據線供電)成為可能,并可更好地保護線路免受直流短路的影響,例如在 48 V 線束等場景中優勢明顯。通過數據線供電可省去單獨的電源線,從而降低系統成本并簡化線束復雜度。
微控制器成本不在本文的討論范圍內,但假設兩者基本相當。
10BASE-T1S 可以采用單個 3.3 V 電源(安森美(onsemi)器件中,VBAT 也可連接到 3.3 V)。大多數 CAN 器件需要 5 V 電源才能與 CAN 總線連接;目前還沒有完全符合 ISO11898 標準且采用單 3.3 V 電源供電的 CAN 收發器。
在現代汽車設計中,5 V 電源軌通常只需為 CAN 收發器供電;微控制器與模擬電路均由 3.3 V 供電。
10BASE-T1S 方案可以省去該電源軌,從而節省一個穩壓器(通常為 LDO)。
收發器的成本是主要差異,但需要從完整系統角度來看待,正如結論部分所述。
本文主要根據客戶的具體需求,對 10BASE-T1S MAC-PHY 和 PMD 節點與最接近 CAN 硬件節點進行了示意性成本比較,并非兩種協議的完整比較分析。
以下幾點說明了這樣一個事實:
成本比較需要在系統層面進行,而僅對收發器相關硬件進行成本比較可能會產生誤導。
CAN-FD 的實際速率上限為 2 Mbps,而 CAN-FD SIC 則為 5 Mbps,同時提供相對較高的網絡拓撲靈活性。市面上很多微控制器均內置 CAN 控制器。
10BASE-T1S 在菊花鏈配置下可提供 10 Mbps 速率。采用 PLCA 的 10BASE-T1S 可保證最大延遲,而 CAN 采用 CSMA/CR (載波偵聽多路訪問/沖突解決)非破壞性仲裁,則無法做到這一點。
10BASE-T1S 具備多項 CAN 收發器不支持的特性。T30HM1TS2500 已具備大部分特性,而 NCV26004 搭配合適的微控制器后也將具備這些特性。
物理層支持 PoDL 和較強的直流短路魯棒性
無需 5 V 電源;這通常可以省去一整條電源軌
信號質量指標 (SQI)
模式喚醒,正常通信不會喚醒收發器
喚醒轉發功能(微控制器喚醒前即可實現)
線束缺陷檢測 (HDD)
拓撲發現
時間戳
增強型抗擾度 (ENI)
安全功能
在 SDV 中實現無縫軟件集成
10BASE-T1S 采用以太網協議,因此可避免在以太網骨干網與邊緣節點之間使用網關,這對區域架構和軟件定義汽車 (SDV) 尤為有利。
?點個星標,茫茫人海也能一眼看到我?


