CN115589277B - 车载以太网的编码方法、装置及计算机设备 - Google Patents

车载以太网的编码方法、装置及计算机设备 Download PDF

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Abstract

本申请涉及车载以太网技术领域，特别是涉及一种车载以太网的编码方法、装置、计算机设备。所述方法包括：接收切换格雷码编码的指令；在链路的状态为传输空闲的情况下，响应于指令基于预置频率，向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号，以使第一以太网芯片响应于第一格雷码协商信号发送第二格雷码协商信号；在发送第一格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到第二格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式；采用格雷码编码方式编码待传输数据后，向所第一以太网芯片发送编码后的待传输数据。采用本方法能够实现格雷码编码方式的切换，限制连续变化的信号的错误率，从而降低误比特率。

Description

车载以太网的编码方法、装置及计算机设备
技术领域
本申请涉及车载以太网技术领域，特别是涉及一种车载以太网的编码方法、装置及计算机设备。
背景技术
同时随着汽车科技化、智能化、网络化的不断发展，汽车高级驾驶辅助系统（ADAS，Advanced Driving Assistance System）、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。
100Base-T1（100Mbps 汽车以太网） PHY（物理层，Physical Layer）芯片是用于民用车载网络领域的PHY芯片，芯片的发送部分符合IEEE Std 802.3bw标准。100Base-T1 PHY是一种新型的车载网络技术，与普通标准以太网使用的4对双绞线不同，100Base-T1 PHY芯片采用非屏蔽单对双绞线进行工作，可实现100Mbps的数据速率传输。T1 PHY芯片应用于车载以太网通信的物理层，两个T1 PHY芯片进行通信时，需要进行链路建立的过程，链路建立后可正常收发数据。T1 PHY和数据链路层通信的信号为100Mbps的二进制信号，由于传输线缆为一对双绞线，如果按照二进制进行传输，则双绞线上的信号波特率为100MHz。为降低线缆上的数据速率，减少芯片的EMC（Electromagnetic Magnetic Compatibility，电磁兼容性），链路中编码采用PAM3（three-level Pulse Amplitude Modulation，三电平脉冲幅度调制）调制方式，这种方式包含了逻辑上的-1，0，+1三种电平。T1 PHY芯片为了该种调试方式，需要进行二进制到PAM3的电平转换，以使双绞线上的信号的波特率降低为66.6MHz。
由于车载100base-T1 PHY的信号传输为一对非屏蔽的双绞线，需要支持的通信长度长达15m，通信的信道环境较为恶劣，实际传输的有效数据中，当有较多的连续变化的数据时，目前T1 PHY协议规范中的二进制到PAM3的编码方式造成的误比特率较高。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够更好解决100Base-T1 PHY芯片中二进制到PAM3的编码方式造成的误比特率较高问题的车载以太网的编码方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
第一方面，本申请提供了一种车载以太网的编码方法，应用于第二以太网芯片，所述方法包括：
接收切换格雷码编码的指令；
在链路的状态为传输空闲的情况下，响应于所述指令基于预置频率，向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号，以使所述第一以太网芯片响应于所述第一格雷码协商信号发送第二格雷码协商信号，所述链路用于与所述第一以太网芯片通信；
在发送所述第一格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到所述第二格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式；
采用所述格雷码编码方式编码所述待传输数据后，向所述第一以太网芯片发送编码后的所述待传输数据。
在其中一个实施例中，所述向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号之前，包括：
接收本地扰码器生成的伪随机序列；
对所述伪随机序列进行编码，得到三字节的二进制数据；
将所述二进制数据中第一位至第二位比特信息取反，并与所述二进制数据中的第零位比特信息合并后，编码得到所述第一格雷码协商信号。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
每向所述第一以太网芯片发送一次所述第一格雷码协商信号，将第一格雷码计数器的发送计数值增加1，所述发送计数值的初始值为0；
每接收一次所述第一以太网芯片发送的所述第二格雷码协商信号，将第二格雷码计数器的接收计数值增加1，所述接收计数值的初始值为0。
在其中一个实施例中，所述在发送所述第一格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到所述第二格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式，包括：
在所述第一格雷码计数器的所述发送计数值大于第一阈值，且所述第二格雷码计数器的所述接收计数值大于第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式。
第二方面，本申请还提供了一种车载以太网的编码方法，应用于第一以太网芯片，所述方法包括：
接收第二以太网芯片发送的第一格雷码协商信号；
在链路的状态为传输空闲的情况下，响应于所述第一格雷码协商信号，向所述第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号，所述链路用于与所述第二以太网芯片通信；
在发送所述第二格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到所述第一格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式；
采用所述格雷码编码方式编码所述待传输数据后，向所述第二以太网芯片发送编码后的所述待传输数据。
在其中一个实施例中，所述响应于所述第一格雷码协商信号，向所述第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号，包括：
解码所述第一格雷码协商信号，得到解码后的二进制数据；
若识别到所述解码后的二进制数据中第一位至第二位比特信息为取反后的结果，向所述第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号。
第三方面，本申请还提供了一种车载以太网的编码装置，应用于第二以太网芯片，所述装置包括：
接收装置，用于接收切换格雷码编码的指令；
信号发送装置，用于在链路的状态为传输空闲的情况下，响应于所述指令基于预置频率，向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号，以使所述第一以太网芯片响应于所述第一格雷码协商信号发送第二格雷码协商信号，所述链路用于与所述第一以太网芯片通信；
编码切换装置，用于在发送所述第一格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到所述第二格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式；
数据传输装置，用于采用所述格雷码编码方式编码所述待传输数据后，向所述第一以太网芯片发送编码后的所述待传输数据。
在其中一个实施例中，所述信号发送装置，还用于接收本地扰码器生成的伪随机序列；对所述伪随机序列进行编码，得到三字节的二进制数据；将所述二进制数据中第一位至第二位比特信息取反，与所述二进制数据中的第零位比特信息合并后，编码得到所述第一格雷码协商信号；向第一以太网芯片发送所述第一格雷码协商信号。
在其中一个实施例中，所述车载以太网的编码装置还包括计数装置，所述计数装置用于每向所述第一以太网芯片发送一次所述第一格雷码协商信号，将发送端格雷码计数器的发送计数值增加1，所述发送计数值的初始值为0；每接收一次所述第一以太网芯片发送的所述第二格雷码协商信号，将接收端格雷码计数器的接收计数值增加1，所述接收计数值的初始值为0。
在其中一个实施例中，所述编码切换装置，还用于在所述第一格雷码计数器的所述发送计数值大于第一阈值，且所述第二格雷码计数器的所述接收计数值大于第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式。
第四方面，本申请还提供了一种车载以太网的编码装置，应用于第一以太网芯片，所述装置包括：
接收装置，用于接收第二以太网芯片发送的第一格雷码协商信号；
信号发送装置，用于在链路的状态为传输空闲的情况下，响应于所述第一格雷码协商信号，向所述第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号，所述链路用于与所述第二以太网芯片通信；
编码切换装置，用于在发送所述第二格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到所述第一格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式；
数据传输装置，用于采用所述格雷码编码方式编码所述待传输数据后，向所述第二以太网芯片发送编码后的所述待传输数据。
在其中一个实施例中，所述信号发送装置，还用于解码所述第一格雷码协商信号，得到解码后的二进制数据；若识别到所述解码后的二进制数据中第一位至第二位比特信息为取反后的结果，向所述第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号。
第五方面，本申请还提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
第六方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
第七方面，本申请还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
上述车载以太网的编码方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，接收切换格雷码编码的指令；在链路的状态为传输空闲的情况下，响应于指令基于预置频率，向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号，以使第一以太网芯片响应于第一格雷码协商信号发送第二格雷码协商信号；在发送第一格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到第二格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式；采用格雷码编码方式编码待传输数据后，向所第一以太网芯片发送编码后的待传输数据。上述车载以太网的编码方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，通过在链路的状态为传输空闲的情况下，向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号，接收第一以太网芯片发送的第二格雷码协商信号，进行格雷码编码方式协商，将100Base-T1 PHY芯片中二进制到PAM3的任意编码方式切换为格雷码编码方式。本申请实施例可以通过芯片间的格雷码协商，以将二者间的编码方式由传统技术中100Base-T1 PHY芯片中二进制到PAM3的任意编码方式，切换为格雷码编码方式，由于格雷码编码的特点是任意两个相邻的编码只改变一位，切换为格雷码编码方式后可以限制连续变化的信号的错误率，从而降低误比特率。
附图说明
图1为一个实施例中PHY芯片中的编码或解码过程示意图。
图2为一个实施例中PHY芯片进行编码的三个阶段。
图3为一个实施例中车载以太网的编码方法的流程示意图。
图4为一个实施例中步骤304的流程示意图。
图5为一个实施例中车载以太网的编码方法的流程示意图。
图6为一个实施例中车载以太网的编码方法的流程示意图。
图7为一个实施例中步骤604的流程示意图。
图8为一个实施例中车载以太网的编码装置的结构框图。
图9为一个实施例中车载以太网的编码装置的结构框图。
图10为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
如图1所示，100Base-T1 PHY的发送端从与数据链路层的MII（Media Independentinterface，介质无关接口）接口接收待发送的数据，然后经过4B/3B（4 Binary to 3Binary，4比特二进制至3比特二进制）编码以及3B/2T（3 Binary to 2 Ternary，3比特二进制至2个三元码）编码转换，和PAM3的调制方式，最终的发送数据的信号电平分为（-1,0,+1）三种。接收端为对应编码过程的逆过程。
其中，4B/3B编码为将2进制的数据从半字节（4bit）的组合方式转为3bit的组合方式，不满3bit时补0或补1即可。3B/2T编码为将3bit的2进制数据转为2个三元码的过程，三元码分为（-1,0,+1）三种电平。三元码可以直接通过PAM3调试方式进行调制。3B/2T编码方式在PHY芯片中共有三种。第一种是链路训练阶段的Idle（空闲码）符号映射，如下列表1所示，用于通信链路建立。其中，Sdn[2:0]为3B/2T编码阶段中待发送的三字节的二进制数据码。第二种是链路建立后用于有效数据通信的Data（有效数据）符号映射，如下列表2所示。第三种是链路建立后用于保持通信链路的Idle符号映射，如下列表3所示，tx_mode为芯片所处的状态，可以为SEND_Z，SEND_I和SEND_N三种状态，链路建立之后，芯片处于SEND_N状态。Sxn为本地扰码器生成的伪随机数。TAn和TBn为对2进制编码后的数据码，在表1至表3中，TAn和TBn为将2进制转换为PAM3编码后的数据码。
表1链路训练阶段的Idle符号映射表
Figure 812008DEST_PATH_IMAGE002
表2链路建立后的数据符号映射表
Figure 260307DEST_PATH_IMAGE004
表3链路建立后的Idle符号映射表
Figure 446569DEST_PATH_IMAGE006
如图2所示，100Base-T1 PHY芯片根据主从配置引脚，通信双方的PHY芯片需分别配置为主端和从端。在PHY芯片的通信链路建立过程中，PHY芯片共有三个状态，SEND_Z，SEND_I和SEND_N，其中，SEND_Z用于表征链路无活动或处于发送安静状态，SEND_I用于表征发送PAM3空闲码元，SEND_N用于表征正常数据发送。在链路训练阶段，芯片处于SEND_Z和SNED_I状态，在这个阶段，芯片接收训练阶段的数据用于同步本地扰码器。链路建立之后，芯片处于SEND_N状态。当芯片处于SEND_Z状态时，不发送数据，接收端接收数据进行本地扰码器同步；在芯片处于SEND_I状态时，发送端发送的数据源为本地扰码器产生的伪随机序列，经过一系列编码后发送，同时接收端可接收数据进行本地扰码器同步；在芯片处于SEND_N状态时，已经完成了本地扰码器的同步，发送端在收到数据链路层发送的有效数据后将其经过一系列编码后发送，同时在数据链路层没有有效数据时，发送的数据源为本地扰码器产生的伪随机序列，接收端接收检测到接收有效数据后，将数据解码后最终送给数据链路层，如无有效数据接收，则接收Idle码并检测是否正确，如发现异常，将断开链路重新进行链路训练的过程。
Idle符号映射采用的不是一一对应的映射关系，而是一种多对一的宽松的映射方式，有利于链路的快速建立和保持链路连接状态。链路建立后的有效数据映射，采用的是一对一的编码映射关系，是一种类似于普通的3进制的编码方式，3进制的（0,1,2）对应于（-1,0，+1）。由于车载100base-T1 PHY的信道为一对非屏蔽的双绞线，需要支持的通信长度长达15m，通信的信道环境较为恶劣，实际传输的有效数据中，有较多的连续变化的数据，故降低因编码方式造成的误比特率是十分必要的。
基于此，本申请实施例提供了一种车载以太网的编码方法，以解决上述问题，限制100Base-T1 PHY芯片中连续变化的信号的错误率，从而降低误比特率。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种车载以太网的编码方法，本实施例以该方法应用于服务器进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于终端，还可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。本实施例中，车载以太网的编码方法应用于第二以太网芯片，该方法包括以下步骤：
步骤302，接收切换格雷码编码的指令。
本申请实施例中，第一以太网芯片和第二以太网芯片均为以太网T1 PHY芯片。切换格雷码编码的指令由上层应用通过PHY芯片的管理接口发送给PHY芯片，一般为刚上电进行正式有效数据传输之前，或者在准备切换的时机，上层应用先暂停有效数据传输，待PHY芯片完成编码方式的切换。第二以太网芯片在接收切换格雷码编码的指令后，可以在芯片链路建立后检测是否存在有效数据传输，以在无有效数据传输时，进行格雷码编码切换协商。有效数据为数据链路层发送的待传输数据。
其中，切换格雷码编码时机由用户/开发人员确认，一般在PHY芯片上电之后就完成切换。上层应用通过PHY芯片的管理接口向PHY芯片发送切换格雷码编码的指令，要求PHY芯片进行格雷码编码切换协商。格雷码属于可靠性编码，是一种错误最小化的编码方式。格雷码在相邻位间转换时，只有一位产生变化，可以大大减少由一个状态到下一个状态时的逻辑的混淆，有助于降低因编码方式带来的噪声干扰。格雷码编码方式如下列表4所示，应用于链路建立后的数据符号映射，Sdn[2:0]每次变化一个bit位时，右侧的TAn和TBn也仅有一个数据发生一个相邻的逻辑位的变化（没有从1到-1，或者从-1到1的变化）。Sdn[2:0]为编码阶段中待发送的三字节的二进制数据码，TAn和TBn就是将2进制转换为格雷码编码后的数据码。
表4链路建立之后的格雷码编码数据符号映射表
Figure 292645DEST_PATH_IMAGE008
步骤304，在链路的状态为传输空闲的情况下，响应于指令基于预置频率，向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号，以使第一以太网芯A片响应于第一格雷码协商信号发送第二格雷码协商信号，链路用于与第一以太网芯片通信。
其中，车载以太网中两个通信的T1 PHY芯片为第一以太网芯片与第二以太网芯，第二以太网芯片与第一以太网芯片通过一对双绞线互联。两个PHY芯片进行通信时，需要进行链路建立的过程，链路建立后可正常收发数据，也即链路用于第一以太网芯片与第二以太网芯片之间通信收发数据。第一以太网芯片与第二以太网芯上电完成链路训练阶段后，进入链路建立后的阶段，当无有效数据传输时，需要通过Idle符号映射发送本地扰码器产生的数据（空闲码），此时即为链路的状态为传输空闲的情况。
预置频率的设置可以使得第二以太网芯片在接收到切换格雷码编码的指令后，每发送固定次数的空闲码后发送一次第一格雷码协商信号。第一格雷码协商信号和第二格雷码协商信号都是对空闲码进行处理后得到的，用于进行格雷码编码协商的三元码。
本申请实施例中，当链路中有有效数据传输时，第一以太网芯片接收端可接收第二以太网芯片发送端发送的有效数据，通过数据符号解映射等操作后，发给数据链路层，第二以太网芯片发送端接收数据链路层的有效数据，通过数据符号映射后将映射后的有效数据发送给第一以太网芯片接收端。当链路中无有效数据传输时，第二以太网芯片响应于切换格雷码编码的指令，以预置频率向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号，第一以太网芯片每接收识别到一次第一格雷码协商信号，向第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号。
预置频率可以由上层应用通过PHY的管理接口进行配置，一般根据实际需要设定，举例来说，预置频率可以为在发送空闲码时每到第100（或约数为100）次即发送第一格雷码协商信号，可以累计发送8（或约数为8）次。每到第100（或约数为100）次发送第一格雷码协商信号，可以在第一以太网芯片不支持格雷码编码协商特性的情况下，第一以太网芯片接收到第一格雷码协商信号代表链路偶然错一次，防止第一以太网芯片接收端认为收到大量错误bit导致链路断开。
步骤306，在发送第一格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到第二格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式。
其中，待传输数据为从数据链路层接收到的有效数据经过4B/3B编码后得到的3bit的2进制数据。第一阈值和第二阈值可以在PHY芯片中均可以配置，据实际需要来确定，例如第一阈值可以为6，第二阈值可以为3。在第二以太网芯片发送第一格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到第二格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，也即在第二以太网芯片发送6次以上第一格雷码协商信号，以及接收到3次以上第二格雷码协商信号的情况下，将待传输数据的编码方式从二进制到PAM3的任意编码方式切换为格雷码编码方式。第一以太网芯片或第二以太网芯片格雷码编码协商成功后，在状态位标记协商成功的标志。
步骤308，采用格雷码编码方式编码待传输数据后，向第一以太网芯片发送编码后的待传输数据。
本申请实施例中，第二以太网芯片首先从数据链路层接收到有效数据，经过4B/3B编码将半字节（4bit）的有效数据转为3bit的待传输数据。经过格雷码编码方式将待传输数据转化为两个三元码后，将三元码也即编码后的待传输数据发送给第一以太网芯片。
本申请实施例提供的车载以太网的编码方法，应用于第二以太网芯片，通过在链路的状态为传输空闲的情况下，向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号，同时也接收第一以太网芯片发过来的第二格雷码协商信号，进行格雷码编码方式协商，将100Base-T1PHY芯片中二进制到PAM3的任意编码方式切换为格雷码编码方式。本申请实施例可以通过芯片间的格雷码协商，以将二者间的编码方式由技术规范中指定的100Base-T1 PHY二进制到PAM3的编码方式，切换为格雷码编码方式，由于格雷码编码的特点是任意两个相邻的编码只改变一位，切换为格雷码编码方式后可以限制连续变化的信号的错误率，从而降低误比特率。
在一个实施例中，如图4所示，在步骤304中，向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号之前，可以包括：
步骤402，接收本地扰码器生成的伪随机序列。
其中，第二以太网芯片向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号的过程需要链路的状态为传输空闲，也即此时数据链路层没有有效数据，第二以太网芯片向第一以太网芯片的数据源为本地扰码器产生的伪随机序列。
步骤404，对伪随机序列进行编码，得到三字节的二进制数据。
本申请实施例中，在接收到伪随机序列后，可以通过4B/3B编码将伪随机序列转化为3bit的二进制数据Sdn[2:0]。
步骤406，将二进制数据中第一位第二位比特信息取反，并与二进制数据中的第零位比特信息合并后，编码得到第一格雷码协商信号。
具体地，将二进制数据Sdn[2:0]中第一位Sdn[1]和第二位比特Sdn[2]信息取反，并与二进制数据中的第零位比特Sdn[0]信息再进行拼接{~Sdn[2]，~Sdn[1]，Sdn[0]}后，编码得到第一格雷码协商信号。
本申请实施例中，PHY链路空闲状态下的二进制数据中的第零位比特信息为维持链路稳定的核心，二进制数据中第一位至第二位比特信息没有明确要求的用途，故可以通过对二进制数据中第一位至第二位比特信息取反来实现格雷码编码协商。将二进制数据中第一位至第二位比特信息取反，也就是将0变为1（或1变为0）后，与原二进制数据中第零位比特信息拼接后组成一个新的二进制数据，对新的二进制数据进行表3中的用于保持通信链路的Idle符号映射，得到第一格雷码协商信号。
举例来说，对伪随机序列进行编码得到三字节的二进制数据为000，将二进制数据中第一位至第二位比特信息00取反得到11，与原二进制数据中第零位比特信息合并后组成一个新的二进制数据110，再通过表3中Idle符号映射得到第一格雷码协商信号TAn:1,TBn:-1。
本申请实施例中，第二以太网芯片在得到第一格雷码协商信号后，可以从发送端将第一格雷码协商信号发送给第一以太网芯片的接收端。实际应用中，第二以太网芯片是基于预置频率向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号，举例来说，预置频率可以为在发送空闲码时每到第100（或约数为100）次即发送第一格雷码协商信号，也就是当第二以太网芯片收到上层应用的切换格雷码编码的指令后，在链路传输空闲阶段，在进行3B/2T转换（即Idle符号映射）时，将待Idle符号映射的Sdn[2:0]数据的高2bit（即Sdn[2:1]）每100次取反一次，将取反后的结果与原Sdn[2:0]数据的Sdn[0]合并后，进行3B/2T编码（即Idle符号映射），得到第一格雷码协商信号。
实际传输的有效数据中，当有较多的连续变化的数据时，T1 PHY协议规范中的二进制到PAM3的编码方式并没有特别的优势，而采用格雷码编码会显著降低该场景下的误比特率，同时当实际传输的有效数据为非连续变化的数据时，采用格雷码编码的方式性能和100base-T1 PHY协议规范中编码方式性能可基本保持一致。因此，本公开实施例可以基于对二进制数据中第一位至第二位比特信息取反，来获得第一格雷码协商信号，进而发送第一格雷码协商信号以实现格雷码编码协商，从而使用格雷码编码方式编码从数据链路层接收到的待传输数据，限制连续变化的信号的错误率，从而降低误比特率。
在一个实施例中，如图5所示，车载以太网的编码方法还可以包括：
步骤502，每向第一以太网芯片发送一次第一格雷码协商信号，将第一格雷码计数器的发送计数值增加1，发送计数值的初始值为0。
本申请实施例中，第二以太网芯片的发送端设置有第一格雷码计数器，第一格雷码计数器的计数值从0开始，每向第一以太网芯片发送一次第一格雷码协商信号，第一格雷码计数器的计数值增加1。向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号的次数可以根据实际需要决定，例如5-10次，第一格雷码协商信号是在链路空闲时间段连续发送，当链路中有有效数据发送时，暂停发送第一格雷码协商信号，第一格雷码计数器的计数值不清零，当链路中有有效数据发送结束后，回到链路传输空闲码状态，继续以预置频率发送第一格雷码协商信号，第一格雷码计数器的计数值继续跟随发送第一格雷码协商信号的次数变化。因此判断发送第一格雷码协商信号的次数是否超过第一阈值，可以通过第一格雷码计数器的计数值是否超过第一阈值来判断。
当待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式后，在链路下一次发送待传输数据时，采用格雷码编码进行数据符号映射，得到编码后的待传输数据，第二以太网芯片的第一格雷码计数器的计数值清零。
步骤504，每接收一次第一以太网芯片发送的第二格雷码协商信号，将第二格雷码计数器的接收计数值增加1，接收计数值的初始值为0。
本申请实施例中，第二以太网芯片的接收端设置有第二格雷码计数器，第二格雷码计数器的计数值从0开始，每接收一次第一以太网芯片发送的第二格雷码协商信号，第二格雷码计数器的计数值增加1。因此判断接收第二格雷码协商信号的次数是否超过第二阈值，可以通过第二格雷码计数器的计数值是否超过第二阈值来判断。
当待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式后，在链路下一次发送待传输数据时，采用格雷码编码进行数据符号映射，得到编码后的待传输数据，第二以太网芯片的第二格雷码计数器的计数值清零。
本公开实施例可以基于第一格雷码计数器和第二格雷码计数器，来统计发送第一格雷码协商信号的次数以及接收到第二格雷码协商信号的次数，进而在发送第一格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到第二格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式，使用格雷码编码方式编码从数据链路层接收到的待传输数据，限制连续变化的信号的错误率，从而降低误比特率。
在一个实施例中，步骤306中，在发送第一格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到第二格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式，可以包括：
在第一格雷码计数器的发送计数值大于第一阈值，且第二格雷码计数器的接收计数值大于第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式。
本申请实施例中，第一格雷码计数器的发送计数值继续跟随发送第一格雷码协商信号的次数变化。因此判断发送第一格雷码协商信号的次数是否超过第一阈值，可以通过第一格雷码计数器的发送计数值是否大于第一阈值来判断。第二格雷码计数器的接收计数值继续跟随接收第二格雷码协商信号的次数变化。因此判断接收第二格雷码协商信号的次数是否超过第二阈值，可以通过第二格雷码计数器的接收计数值是否大于第二阈值来判断。
本公开实施例可以基于第一格雷码计数器和第二格雷码计数器，来统计发送第一格雷码协商信号的次数以及接收到第二格雷码协商信号的次数，进而在发送第一格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到第二格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式，使用格雷码编码方式编码从数据链路层接收到的待传输数据，限制连续变化的信号的错误率，从而降低误比特率。
在一个实施例中，如图6所示，提供了一种车载以太网的编码方法，该方法包括以下步骤：
步骤602，接收第二以太网芯片发送的第一格雷码协商信号。
本申请实施例中，第二以太网芯片响应于切换格雷码编码的指令，基于预置频率，向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号。第一以太网芯片的接收端接收第二以太网芯片基于预置频率发送的第一格雷码协商信号。
步骤604，在链路的状态为传输空闲的情况下，响应于第一格雷码协商信号，向第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号，链路用于与第二以太网芯片通信。
本申请实施例中，第一以太网芯片的接收端设置有接收端格雷码计数器，计数从0开始，接收到第一格雷码协商信号后，识别第一格雷码协商信号成功后，接收端格雷码计数器计数加1，第一以太网芯片的发送端向第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号。第一以太网芯片的发送端设置有发送端格雷码计数器，计数从0开始，每向第二以太网芯片发送一次第二格雷码协商信号，计数加1。
步骤606，在发送第二格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到第一格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式。
本申请实施例中，第一阈值和第二阈值可以根据实际需要来确定，例如第一阈值可以为6，第二阈值可以为3。在第一以太网芯片发送6次以上第二格雷码协商信号，以及接收到3次以上第一格雷码协商信号的情况下，第一以太网芯片将待传输数据的编码方式从二进制到PAM3的任意编码方式切换为格雷码编码方式。
判断发送第二格雷码协商信号的次数是否超过第一阈值，可以通过发送端格雷码计数器的计数值是否超过第一阈值来判断。判断接收第一格雷码协商信号的次数是否超过第二阈值，可以通过接收端格雷码计数器的计数值是否超过第二阈值来判断。
步骤608，采用格雷码编码方式编码待传输数据后，向第二以太网芯片发送编码后的待传输数据。
本申请实施例中，第一以太网芯片首先从数据链路层接收到有效数据，经过4B/3B编码将半字节（4bit）的有效数据转为3bit的待传输数据。经过格雷码编码方式将待传输数据转化为两个三元码后，将三元码也即编码后的待传输数据发送给第二以太网芯片。
当待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式后，在链路下一次发送待传输数据时，采用格雷码编码进行数据符号映射，得到编码后的待传输数据，第二以太网芯片接收到编码后的待传输数据后，第一以太网芯片的发送端格雷码计数器和接收端格雷码计数器的计数值清零。
本申请实施例提供的车载以太网的编码方法，通过在链路的状态为传输空闲的情况下，向第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号，接收第二以太网芯片发送的第一格雷码协商信号，进行格雷码编码方式协商，将100Base-T1 PHY芯片中二进制到PAM3的任意编码方式切换为格雷码编码方式。本申请实施例可以通过芯片间的格雷码协商，以将二者间的编码方式由传统技术中100Base-T1 PHY芯片中二进制到PAM3的任意编码方式，切换为格雷码编码方式，由于格雷码编码的特点是任意两个相邻的编码只改变一位，切换为格雷码编码方式后可以限制连续变化的信号的错误率，从而降低误比特率。
在一个实施例中，如图7所示，步骤604中，响应于第一格雷码协商信号，向第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号，可以包括：
步骤702，解码第一格雷码协商信号，得到解码后的二进制数据。
本申请实施例中，第一以太网芯片接收到第一格雷码协商信号后，通过3B/2T解映射将三元码形式的第一格雷码协商信号转化为解码后的二进制数据。此时采用的3B/2T编码方式依然是表3中链路建立后的Idle符号映射。
步骤704，若识别到解码后的二进制数据中第一位至第二位比特信息为取反后的结果，向第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号。
本申请实施例中，第一以太网芯片和第二以太网芯片在链路训练建立阶段，已经完成了本地扰码器的同步，空闲码的数据源即为本地扰码器生成的伪随机序列，也即在链路建立后发送空闲码的阶段，第一以太网芯片和第二以太网芯片知晓双方每次发送的空闲码。当第一以太网芯片接收到第一格雷码协商信号后，通过3B/2T解映射将三元码形式的第一格雷码协商信号转化为解码后的二进制数据后，可以与本次原本应该接收到的二进制数据Sdn[2:0]数据做对比，识别出Sdn[2:1]是取反后数据，则向第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号。第二格雷码协商信号的获取过程与第一格雷码协商信号的获取过程相同，可以参照上述各实施例所述。
本公开实施例基于解码第一格雷码协商信号来判断第一以太网芯片是否能成功识别到第一格雷码协商信号，以此判断是否发送第二格雷码协商信号，防止第一以太网芯片或第二以太网芯片不支持格雷码编码特性的情况下，链路中出现大量错误bit信息导致链路断开。
需要说明的是，第一以太网芯片发送第二格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到第一格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，第一以太网芯片待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式，此时可能出现第二以太网芯片并未满足切换格雷码编码方式的要求的情况，第一以太网芯片向第二以太网芯片发送格雷码编码后的待传输数据，第二以太网芯片识别到大量错误待传输数据后链路断开，第一以太网芯片和第二以太网芯片重新训练建立链路，重复格雷码协商的过程，链路断开时各端格雷码计数器清零。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的车载以太网的编码装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个车载以太网的编码装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于车载以太网的编码方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，参见图8，提供了一种车载以太网的编码装置800。车载以太网的编码装置800包括：
接收装置802，用于接收切换格雷码编码的指令。
信号发送装置804，用于在链路的状态为传输空闲的情况下，响应于指令基于预置频率，向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号，以使第一以太网芯片响应于第一格雷码协商信号发送第二格雷码协商信号，链路用于与第一以太网芯片通信。
编码切换装置806，用于在发送第一格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到第二格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式。
数据传输装置808，用于采用格雷码编码方式编码待传输数据后，向第一以太网芯片发送编码后的待传输数据。
本申请实施例提供的车载以太网的编码装置，通过在链路的状态为传输空闲的情况下，向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号，接收第一以太网芯片发送的第二格雷码协商信号，进行格雷码编码方式协商，将100Base-T1 PHY芯片中二进制到PAM3的任意编码方式切换为格雷码编码方式。本申请实施例可以通过芯片间的格雷码协商，以将二者间的编码方式由传统技术中100Base-T1 PHY芯片中二进制到PAM3的任意编码方式，切换为格雷码编码方式，由于格雷码编码的特点是任意两个相邻的编码只改变一位，切换为格雷码编码方式后可以限制连续变化的信号的错误率，从而降低误比特率。
在一个实施例中，信号发送装置804，还用于接收本地扰码器生成的伪随机序列；对伪随机序列进行编码，得到三字节的二进制数据；将二进制数据中第一位至第二位比特信息取反，与二进制数据中的第零位比特信息合并后，编码得到第一格雷码协商信号；向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号。
在一个实施例中，车载以太网的编码装置还包括计数装置，计数装置用于每向第一以太网芯片发送一次第一格雷码协商信号，将发送端格雷码计数器的发送计数值增加1，发送计数值的初始值为0；每接收一次第一以太网芯片发送的第二格雷码协商信号，将接收端格雷码计数器的接收计数值增加1，接收计数值的初始值为0。
在一个实施例中，编码切换装置806还用于在第一格雷码计数器的发送计数值大于第一阈值，且第二格雷码计数器的接收计数值大于第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式。
在一个实施例中，参见图9，提供了一种车载以太网的编码装置900。车载以太网的编码装置900包括：
接收装置902，用于接收第二以太网芯片发送的第一格雷码协商信号。
信号发送装置904，用于在链路的状态为传输空闲的情况下，响应于第一格雷码协商信号，向第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号，链路用于与第二以太网芯片通信。
编码切换装置906，用于在发送第二格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到第一格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式。
数据传输装置908，用于采用格雷码编码方式编码待传输数据后，向第二以太网芯片发送编码后的待传输数据。
本申请实施例提供的车载以太网的编码装置，通过在链路的状态为传输空闲的情况下，向第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号，接收第二以太网芯片发送的第一格雷码协商信号，进行格雷码编码方式协商，将100Base-T1 PHY芯片中二进制到PAM3的任意编码方式切换为格雷码编码方式。本申请实施例可以通过芯片间的格雷码协商，以将二者间的编码方式由传统技术中100Base-T1 PHY芯片中二进制到PAM3的任意编码方式，切换为格雷码编码方式，由于格雷码编码的特点是任意两个相邻的编码只改变一位，切换为格雷码编码方式后可以限制连续变化的信号的错误率，从而降低误比特率。
在一个实施例中，信号发送装置904，还用于解码第一格雷码协商信号，得到解码后的二进制数据；若识别到解码后的二进制数据中第一位至第二位比特信息为取反后的结果，向第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号。
上述车载以太网的编码装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图10所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种车载以太网的编码方法。
本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
需要说明的是，本申请所涉及的用户信息（包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等）和数据（包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等），均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器（ReRAM）、磁变存储器（Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM）、铁电存储器（Ferroelectric Random Access Memory，FRAM）、相变存储器（Phase Change Memory，PCM）、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic RandomAccess Memory，DRAM）等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种车载以太网的编码方法，其特征在于，应用于第二以太网芯片，所述方法包括：
接收切换格雷码编码的指令；
在链路的状态为传输空闲的情况下，响应于所述指令基于预置频率，向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号，以使所述第一以太网芯片响应于所述第一格雷码协商信号发送第二格雷码协商信号，所述链路用于与所述第一以太网芯片通信；
在发送所述第一格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到所述第二格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式；
采用所述格雷码编码方式编码所述待传输数据后，向所述第一以太网芯片发送编码后的所述待传输数据。
2.根据权利要求1所述的车载以太网的编码方法，其特征在于，所述向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号之前，所述方法包括：
接收本地扰码器生成的伪随机序列；
对所述伪随机序列进行编码，得到三字节的二进制数据；
将所述二进制数据中第一位至第二位比特信息取反，并与所述二进制数据中的第零位比特信息合并后，编码得到所述第一格雷码协商信号。
3.根据权利要求2所述的车载以太网的编码方法，其特征在于，所述方法还包括：
每向所述第一以太网芯片发送一次所述第一格雷码协商信号，将第一格雷码计数器的发送计数值增加1，所述发送计数值的初始值为0；
每接收一次所述第一以太网芯片发送的所述第二格雷码协商信号，将第二格雷码计数器的接收计数值增加1，所述接收计数值的初始值为0。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在发送所述第一格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到所述第二格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式，包括：
在所述第一格雷码计数器的所述发送计数值大于第一阈值，且所述第二格雷码计数器的所述接收计数值大于第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式。
5.一种车载以太网的编码方法，其特征在于，应用于第一以太网芯片，所述方法包括：
接收第二以太网芯片发送的第一格雷码协商信号；
在链路的状态为传输空闲的情况下，响应于所述第一格雷码协商信号，向所述第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号，所述链路用于与所述第二以太网芯片通信；
在发送所述第二格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到所述第一格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式；
采用所述格雷码编码方式编码所述待传输数据后，向所述第二以太网芯片发送编码后的所述待传输数据。
6.根据权利要求5所述的车载以太网的编码方法，其特征在于，所述响应于所述第一格雷码协商信号，向所述第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号，包括：
解码所述第一格雷码协商信号，得到解码后的二进制数据；
若识别到所述解码后的二进制数据中第一位至第二位比特信息为取反后的结果，向所述第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号。
7.一种车载以太网的编码装置，其特征在于，应用于第二以太网芯片，所述装置包括：
接收装置，用于接收切换格雷码编码的指令；
信号发送装置，用于在链路的状态为传输空闲的情况下，响应于所述指令基于预置频率，向第一以太网芯片发送第一格雷码协商信号，以使所述第一以太网芯片响应于所述第一格雷码协商信号发送第二格雷码协商信号，所述链路用于与所述第一以太网芯片通信；
编码切换装置，用于在发送所述第一格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到所述第二格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式；
数据传输装置，用于采用所述格雷码编码方式编码所述待传输数据后，向所述第一以太网芯片发送编码后的所述待传输数据。
8.一种车载以太网的编码装置，其特征在于，应用于第一以太网芯片，所述装置包括：
接收装置，用于接收第二以太网芯片发送的第一格雷码协商信号；
信号发送装置，用于在链路的状态为传输空闲的情况下，响应于所述第一格雷码协商信号，向所述第二以太网芯片发送第二格雷码协商信号，所述链路用于与所述第二以太网芯片通信；
编码切换装置，用于在发送所述第二格雷码协商信号的次数超过第一阈值，以及接收到所述第一格雷码协商信号的次数超过第二阈值的情况下，将待传输数据的编码方式切换至格雷码编码方式；
数据传输装置，用于采用所述格雷码编码方式编码所述待传输数据后，向所述第二以太网芯片发送编码后的所述待传输数据。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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