CN113114501A - 一种100Base-T1车载以太网主从动端自适应的方法及装置 - Google Patents

一种100Base-T1车载以太网主从动端自适应的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种100Base‑T1车载以太网主从动端自适应的方法及装置，涉及车载以太网技术领域。其中，方法包括：区分本端是主动端还是从动端；若是所述从动端则设置为安静模式，待解扰同步状态成功，设置为训练模式；若是所述主动端则直接设置为训练模式；依次判断所述本端和对端接收指示状态是否正常；若所述本端接收指示状态不正常，启动自适应模式，根据自适应判断机制自主完成与所述对端的配置；若所述对端接收指示状态正常，则进行数据传输。

Description

一种100Base-T1车载以太网主从动端自适应的方法及装置
技术领域
本申请涉及车载以太网技术领域，具体涉及一种100Base-T1车载以太网主从动端自适应的方法及装置。
背景技术
伴随着汽车电子产品的不断增多,车内电控系统和复杂性日益增加，大量的传感器和处理器被用在车辆的不同系统实现相应的功能。同时随着汽车科技化、智能化、网络化的不断发展，汽车ADAS系统、高清车载娱乐系统、车联网系统、云服务及大数据等新兴技术在车辆上的应用，需要一种高带宽、可开放、可扩展、兼容性强及网络聚合便捷的车载网络，同时满足车载严格法规要求、车载电气环境、高可靠性要求，现在的车载总线无法满足当前需求。
车载以太网为一种新型的车载网络技术，自2013年宝马BMW X5系列车型搭载了Broadcom的BroadR-Reach车载以太网技术以来，车载以太网技术便开始受到各大车厂以及半导体厂商关注。车载以太网，与普通标准以太网使用4对双绞线缆不同，车载以太网使用单对非屏蔽双绞线可实现100Mbit/s或者1Gbit/s的数据传输速率，满足汽车行业高可靠性、低电磁辐射、低功耗、高宽带、低延时以及同步实时性等方面的要求。
目前车载以太网主要包括百兆速率的车载以太网以太网规范IEEE802.3bw(即100Base-T1)和千兆速率的车载以太网规范IEEE802.3bp(即1000Base-T1)。百兆车载以太网(100Base-T1)在标准中不支持自协商工作，在设计使用过程中需要在两端设置主从动端即Master和Slave。目前标准规范中Master和Slave必须通过外部管脚配置或者主控制芯片进行配置完成，在实际使用过程中存在很多不便，影响效率，容易出错。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本申请实施例提出了一种100Base-T1车载以太网主从动端自适应的方法及装置，以解决现有技术中存在的主从动端配置不方便、效率低、易出错等问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种100Base-T1车载以太网主从动端自适应的方法，包括：
区分本端是主动端还是从动端；
若是所述从动端则设置为安静模式，待解扰同步状态成功，设置为训练模式；若是所述主动端则直接设置为训练模式；
依次判断所述本端和所述对端接收指示状态是否正常；
若所述本端接收指示状态不正常，启动自适应模式，根据自适应判断机制自主完成与所述对端的配置；
若所述对端接收指示状态正常，则进行数据传输。
在一些实施例中，所述启动自适应模式，具体包括使用半双工和曼彻斯特编码向所述对端连续发送预设字节。
在一些实施例中，所述预设字节的最高位为所述本端的类型，剩余预设字节数据随机发送。
在一些实施例中，所述自适应判断机制具体包括：当所述本端最高位是第一预设数、所述对端最高位是第二预设数时，所述本端自适应后的配置为主动端，所述对端自适应后的配置为从动端。
在一些实施例中，所述自适应判断机制具体包括：当所述本端最高位是第二预设数、所述对端最高位是第一预设数时，所述本端自适应后的配置为从动端，所述对端自适应后的配置为主动端。
在一些实施例中，所述自适应判断机制具体包括：当所述本端最高位和所述对端最高位均第一预设数时，比较所述本端与所述对端剩余预设字节的大小，较高的一端为主动端。
在一些实施例中，所述自适应判断机制具体包括：当所述本端最高位和所述对端最高位均第二预设数时，比较所述本端与所述对端剩余预设字节的大小，较高的一端为主动端。
本申请实施例的第二方面提供了一种100Base-T1车载以太网主从动端自适应的装置，包括：
第一判断模块，用于区分本端是主动端还是从动端；
设置模式模块，用于当所述第一判断模块判断所述本端为从动端时，将所述本端设置为安静模式，待解扰同步状态成功，设置为训练模式；还用于当所述第一判断模块判断所述本端为主动端时，将所述本端直接设置为训练模式；
第二判断模块，用于依次判断所述本端和所述对端接收指示状态是否正常；
启动自适应模式模块，用于当所述第二判断模块判断所述本端接收指示状态不正常时，启动自适应模式，根据自适应判断机制自主完成与所述对端的配置；
数据传输模块，用于当所述第二判断模块判断所述对端接收指示状态正常时，进行数据传输。
在一些实施例中，所述启动自适应模式模块，具体用于使用半双工和曼彻斯特编码向所述对端连续发送预设字节。
在一些实施例中，所述启动自适应模式模块中发送给的所述预设字节的最高位为所述本端的类型，剩余预设字节数据随机发送。
本公开实施例，通过对100Base-T1标准中的链路启动握手过程进行优化改进，既可兼容标准规范，又可以在端口两端同时设置为主动端或从动端时根据自适应判断机制自适应完成主动端和从动端的配置，无需人工干预，减少出错，提高配置效率。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本申请的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本申请进行任何限制，在附图中：
图1是根据本申请的一些实施例所示的一种100Base-T1车载以太网主从动端自适应的方法流程图；
图2是根据本申请的一些实施例所示的现有技术中的编码过程流程图；
图3是根据本申请的一些实施例所示的现有技术中的编码示例图；
图4是根据本申请的一些实施例所示的现有技术中的PHY握手训练方法流程图；
图5是根据本申请的一些实施例所示的加入自适应模块的PHY握手训练方法流程图；
图6是根据本申请的一些实施例所示的一种100Base-T1车载以太网主从动端自适应的装置结构示意图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，通过示例阐述了本申请的许多具体细节，以便提供对相关披露的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来讲，本申请显而易见的可以在没有这些细节的情况下实施。应当理解的是，本申请中使用“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”术语，是用于区分在顺序排列中不同级别的不同部件、元件、部分或组件的一种方法。然而，如果其他表达式可以实现相同的目的，这些术语可以被其他表达式替换。
应当理解的是，当设备、单元或模块被称为“在……上”、“连接到”或“耦合到”另一设备、单元或模块时，其可以直接在另一设备、单元或模块上，连接或耦合到或与其他设备、单元或模块通信，或者可以存在中间设备、单元或模块，除非上下文明确提示例外情形。例如，本申请所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列条目的任何一个和所有组合。
本申请所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本申请范围。如本申请说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，而该类表述并不构成一个排它性的罗列，其他特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件也可以包含在内。
参看下面的说明以及附图，本申请的这些或其他特征和特点、操作方法、结构的相关元素的功能、部分的结合以及制造的经济性可以被更好地理解，其中说明和附图形成了说明书的一部分。然而，可以清楚地理解，附图仅用作说明和描述的目的，并不意在限定本申请的保护范围。可以理解的是，附图并非按比例绘制。
本申请中使用了多种结构图用来说明根据本申请的实施例的各种变形。应当理解的是，前面或下面的结构并不是用来限定本申请。本申请的保护范围以权利要求为准。
伴随着汽车电子产品的不断增多,车内电控系统和复杂性日益增加，大量的传感器和处理器被用在车辆的不同系统实现相应的功能。同时随着汽车科技化、智能化、网络化的不断发展，汽车ADAS系统、高清车载娱乐系统、车联网系统、云服务及大数据等新兴技术在车辆上的应用，需要一种高带宽、可开放、可扩展、兼容性强及网络聚合便捷的车载网络，同时满足车载严格法规要求、车载电气环境、高可靠性要求，现在的车载总线无法满足当前需求。
车载以太网为一种新型的车载网络技术，自2013年宝马BMW X5系列车型搭载了Broadcom的BroadR-Reach车载以太网技术以来，车载以太网技术便开始受到各大车厂以及半导体厂商关注。车载以太网，与普通标准以太网使用4对双绞线缆不同，车载以太网使用单对非屏蔽双绞线可实现100Mbit/s或者1Gbit/s的数据传输速率，满足汽车行业高可靠性、低电磁辐射、低功耗、高宽带、低延时以及同步实时性等方面的要求。
目前车载以太网主要包括百兆速率的车载以太网以太网规范IEEE802.3bw(即100Base-T1)和千兆速率的车载以太网规范IEEE802.3bp(即1000Base-T1)。百兆车载以太网(100Base-T1)在标准中不支持自协商工作，在设计使用过程中需要在两端设置主从动端即Master和Slave。目前标准规范中Master和Slave必须通过外部管脚配置或者主控制芯片进行配置完成，在实际使用过程中存在很多不便，影响效率，容易出错。
为解决现有技术中存在的上述问题，本申请提出了一种100Base-T1车载以太网主从动端自适应的方法，如图1所示，具体包括：
S101、区分本端是主动端还是从动端；
S102、若是所述从动端则设置为安静模式，待解扰同步状态成功，设置为训练模式；若是所述主动端则直接设置为训练模式；
S103、依次判断所述本端和所述对端接收指示状态是否正常；
S104、若所述本端接收指示状态不正常，启动自适应模式，根据自适应判断机制自主完成与所述对端的配置；
S105、若所述对端接收指示状态正常，则进行数据传输。
在一些实施例中，所述启动自适应模式，具体包括使用半双工和曼彻斯特编码向所述对端连续发送预设字节。
在一些实施例中，所述预设字节的最高位为所述本端的类型，剩余预设字节数据随机发送。
在一些实施例中，所述自适应判断机制具体包括：当所述本端最高位是第一预设数、所述对端最高位是第二预设数时，所述本端自适应后的配置为主动端，所述对端自适应后的配置为从动端。
在一些实施例中，所述自适应判断机制具体包括：当所述本端最高位是第二预设数、所述对端最高位是第一预设数时，所述本端自适应后的配置为从动端，所述对端自适应后的配置为主动端。
在一些实施例中，所述自适应判断机制具体包括：当所述本端最高位和所述对端最高位均第一预设数时，比较所述本端与所述对端剩余预设字节的大小，较高的一端为主动端。
在一些实施例中，所述自适应判断机制具体包括：当所述本端最高位和所述对端最高位均第二预设数时，比较所述本端与所述对端剩余预设字节的大小，较高的一端为主动端。
下面结合实际应用情况，具体予以说明：
现有技术中，100Base-T1 PHY(Physical Layer，物理层)通常采用4B3B、3B2T和PAM3编码完成整个信号的编码过程，编码过程具体如图2所示，对应的编码示例如图3所示。
具体地，PHY的链路握手过程如下所示：
两个PHY之间建立连接，首先需要确定PHY工作在主动端(Master)状态还是从动端(Slave)状态，在真正的全双工工作时，必须为Master和Slave分配不同的预定义的加扰多项式，这样可以确保线路上非相关性数据或空闲流。
上电后，Master PHY和Slave PHY需要经过链路握手启动设备，该过程使用三种不同的信号：
1)SEND_Z用于发送zero_code，即链路无活动或处于发送安静状态；
2)SEND_I用于发送PAM3空闲码元；
3)SEND_N用于正常数据发送；
整个握手训练过程如表1所示：
Figure BDA0003014141670000071
Figure BDA0003014141670000081
表1 100Base-T1 PHY握手训练过程
更具体地，如图4所示，PHY握手训练流程如下：
判断本端是主动端还是从动端；若是从动端，设置成安静模式(Tx_mode＝SEND_Z)，待解扰同步状态成功后，发送用于回波消除的空闲信号(Tx_mode＝SEND_I)；若是主动端，则直接发送用于回波消除的空闲信号，设置成训练模式(Tx_mode＝SEND_I)；
判断本端接收指示状态是否正常；若不正常，则返回判断本端是主动端还是从动端；若正常，则继续判断对端接收指示状态是否正常，若不正常，则直接发送用于回波消除的空闲信号，设置成训练模式；若正常，则直接发送数据或者发送用于加强训练的空闲信号(Tx_mode＝SEND_N或者Tx_mode＝SEND_I)，继续判断本端接收指示状态是否正常。
根据标准的PHY的链路握手过程，在握手过程之前必须将PHY的两端口分别设置为Matser或Slave，否则无法进行通信。为了在端口设置为同Master或同Slave时，PHY能够自适应通信，本公开实施例特加入一种模式状态：
自适应模式，即Tx_mode＝SEND_A，使用半双工和曼彻斯特编码(使用-1、+1表示)发送接收，连续发送5位bit。最高位为本端Master/Slave配置，1为Master，0为Slave，低4位数据随机发送。判断机制如下：
Figure BDA0003014141670000082
表2自适应模块判断机制
具体地，如图5所示，加入自适应模块的PHY握手训练流程具体如下：
判断本端是主动端还是从动端；若是从动端，设置成安静模式(Tx_mode＝SEND_Z)，待解扰同步状态成功后，发送用于回波消除的空闲信号，设置成训练模式(Tx_mode＝SEND_I)；若是主动端，则直接发送用于回波消除的空闲信号，设置成训练模式(Tx_mode＝SEND_I)；
判断本端接收指示状态是否正常；若不正常，则启动自适应模式(Tx_mode＝SEND_A)，配置完成后，返回继续判断本端是主动端还是从动端；若正常，则继续判断对端接收指示状态是否正常，若不正常，则直接发送用于回波消除的空闲信号，设置成训练模式；若正常，则直接发送数据或者发送用于加强训练的空闲信号(Tx_mode＝SEND_N或者Tx_mode＝SEND_I)。
如图6所示，本公开实施例还提供了一种100Base-T1车载以太网主从动端自适应的装置600，包括：
第一判断模块601，用于区分本端是主动端还是从动端；
设置模式模块602，用于当所述第一判断模块判断所述本端为从动端时，将所述本端设置为安静模式，待解扰同步状态成功，设置为训练模式；还用于当所述第一判断模块判断所述本端为主动端时，将所述本端直接设置为训练模式；
第二判断模块603，用于依次判断所述本端和所述对端接收指示状态是否正常；
启动自适应模式模块604，用于当所述第二判断模块判断所述本端接收指示状态不正常时，启动自适应模式，根据自适应判断机制自主完成与所述对端的配置；
数据传输模块605，用于当所述第二判断模块判断所述对端接收指示状态正常时，进行数据传输。
在一些实施例中，所述启动自适应模式模块，具体用于使用半双工和曼彻斯特编码向所述对端连续发送预设字节。
在一些实施例中，所述启动自适应模式模块中发送给的所述预设字节的最高位为所述本端的类型，剩余预设字节数据随机发送。
综上所述，本申请提出了一种100Base-T1车载以太网主从动端自适应的方法及装置，通过对100Base-T1标准中的链路启动握手过程进行优化改进，既可兼容标准规范，又可以在端口两端同时设置为Master或Slave时可自适应完成Master和Slave的配置，无需人工干预，减少出错，提高配置效率。
应当理解的是，本申请的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本申请的原理，而不构成对本申请的限制。因此，在不偏离本申请的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。此外，本申请所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种100Base-T1车载以太网主从动端自适应的方法，其特征在于，包括：
区分本端是主动端还是从动端；
若是所述从动端则设置为安静模式，待解扰同步状态成功，设置为训练模式；若是所述主动端则直接设置为训练模式；
依次判断所述本端和对端接收指示状态是否正常；
若所述本端接收指示状态不正常，启动自适应模式，根据自适应判断机制自主完成与所述对端的配置；
若所述对端接收指示状态正常，则进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述启动自适应模式，具体包括使用半双工和曼彻斯特编码向所述对端连续发送预设字节。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设字节的最高位为所述本端的类型，剩余预设字节数据随机发送。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自适应判断机制具体包括：当所述本端最高位是第一预设数、所述对端最高位是第二预设数时，所述本端自适应后的配置为主动端，所述对端自适应后的配置为从动端。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自适应判断机制具体包括：当所述本端最高位是第二预设数、所述对端最高位是第一预设数时，所述本端自适应后的配置为从动端，所述对端自适应后的配置为主动端。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自适应判断机制具体包括：当所述本端最高位和所述对端最高位均第一预设数时，比较所述本端与所述对端剩余预设字节的大小，较高的一端为主动端。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自适应判断机制具体包括：当所述本端最高位和所述对端最高位均第二预设数时，比较所述本端与所述对端剩余预设字节的大小，较高的一端为主动端。
8.一种100Base-T1车载以太网主从动端自适应的装置，其特征在于，包括：
第一判断模块，用于区分本端是主动端还是从动端；
设置模式模块，用于当所述第一判断模块判断所述本端为从动端时，将所述本端设置为安静模式，待解扰同步状态成功，设置为训练模式；还用于当所述第一判断模块判断所述本端为主动端时，将所述本端直接设置为训练模式；
第二判断模块，用于依次判断所述本端和对端接收指示状态是否正常；
启动自适应模式模块，用于当所述第二判断模块判断所述本端接收指示状态不正常时，启动自适应模式，根据自适应判断机制自主完成与所述对端的配置；
数据传输模块，用于当所述第二判断模块判断所述对端接收指示状态正常时，进行数据传输。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述启动自适应模式模块，具体用于使用半双工和曼彻斯特编码向所述对端连续发送预设字节。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述启动自适应模式模块中发送给的所述预设字节的最高位为所述本端的类型，剩余预设字节数据随机发送。
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