CN207053524U - 一种实现车载以太网与传统以太网数据交互的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种实现车载以太网与传统以太网数据交互的装置，包括PHY 100Base‑TX以及与其相连的TAJ 1100，所述PHY 100Base‑TX通过MDI接口连接传统以太网MAC，所述TAJ 1100通过MDI接口连接车载以太网收发器PHY TJA1100。本实用新型专利实现了车载以太网与传统以太网之间的数据交互，满足了车辆对于线束成本低、车载数据分析困难的技术要求，能够为后续基于AVB技术的车载多屏信息系统、基于毫米波雷达与高速摄像头技术的ADAS系统等汽车智能化需求提供可靠可行的硬件支持，并有效地推动未来车载以太网作为车载骨干网络的必然趋势。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车电子车载网络领域，尤其是涉及一种实现车载以太网与传统以太网数据交互的装置。
背景技术
目前，国内车载网络基本以CAN总线、LIN总线为基础，一些高端车型还会配备FlaxRay总线。但是这些总线的协议有很大差异，在一台车上同时出现多种总线的情况，均需要设定多个网段，将不同总线分开处理。随着汽车电子设备的逐渐增加，总线负载强度越来越大，车载以太网成为各大汽车制造商关注的重点。大家希望将车载以太网作为主干网络，整合其他总线数据，并进行各网段的数据交互和处理。但是以目前的技术方案，只能预先通过特有的下载设备，诊断仪或者总线监控软件，下载到电脑上，然后通过传统的车载以太网，通过RJ45标准的物理接口，进行数据的再下载和上传，而且还要在线下将采集的数据转换才能进行数据分析。由于车载环境的复杂性，传统以太网的标准接口不足以满足严苛的车载工况要求，可能会因为结口松动造成采集数据的不完整性，而且车辆制造的成本需要严格控制，传统以太网的4对双绞线也不利于整车线束的设计。同时，目前的技术方案也不利于设计工程师或者维修工程师对实车状态的实时分析，可能造成漏分析或因为数据的不完整造成误判断。
发明内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种实现车载以太网与传统以太网数据交互的装置，以解决现有技术中存在的传统以太网线缆数量过多、车载数据处理困难的问题。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种实现车载以太网与传统以太网数据交互的装置，包括PHY 100Base-TX以及与其相连的TAJ 1100，所述PHY 100Base-TX通过MDI接口连接传统以太网MAC，所述TAJ 1100通过MDI接口连接车载以太网收发器PHY TJA1100。
进一步的，所述PHY 100Base-TX的TXC管脚连接TAJ 1100的RXC管脚，所述PHY100Base-TX的TXER管脚连接TAJ 1100的RXER管脚，所述PHY 100Base-TX的EN管脚连接TAJ1100的RXDV管脚，所述PHY 100Base-TX的TXD[3:0]管脚连接TAJ 1100的RXD[3:0]管脚，所述PHY 100Base-TX的RXDV管脚连接TAJ 1100的TXEN管脚，所述PHY 100Base-TX的RXD[3:0]管脚连接TAJ 1100的TXD[3:0]管脚，所述PHY 100Base-TX的RXER管脚连接TAJ 1100的TXER管脚，所述PHY 100Base-TX的RXC管脚连接TAJ 1100的TXC管脚。
进一步的，所述TAJ 1100的外部通信电路中设有匹配电阻，用于实现阻抗匹配串接。
进一步的，所述PHY 100Base-TX的时钟由一个外部的25MHz的晶振提供。
进一步的，所述TAJ 1100的时钟由一个外部的25MHz的晶振提供。
相对于现有技术，本实用新型所述的一种实现车载以太网与传统以太网数据交互的装置具有以下优势：本实用新型专利实现了车载以太网与传统以太网之间的数据交互，满足了车辆对于线束成本低、车载数据分析困难的技术要求，能够为后续基于AVB技术的车载多屏信息系统、基于毫米波雷达与高速摄像头技术的ADAS系统等汽车智能化需求提供可靠可行的硬件支持，并有效地推动未来车载以太网作为车载骨干网络的必然趋势。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例所述的车载以太网与传统以太网数据交互系统连接图；
图2为本实用新型实施例所述的“BACK-TO-BACK”互联模式图；
图3为本实用新型实施例所述的TJA1100外围接口电路图；
图4为PCB板上芯片布置图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
本申请为了搭建一套满足汽车车载环境要求的以太网通信网络系统，利用TJA1100独有的“BACK-TO-BACK”模式，设计一套实现车载以太网与传统以太网数据交互的装置，对车载以太网与传统以太网的之间的连通性和传输速率进行系统验证。在硬件电路设计中，我们需要将原来的标准以太网物理层收发器替换成BroadR-Reach以太网收发器，本申请选用NXP的TJA1100来实现满足OABR要求的车载以太网数据收发功能。TJA1100是NXP公司针对OABR推出的一款车载以太网专用物理层芯片，其MDI接口可以通过非屏蔽双绞线实现100Mbps带宽的数据收发。利用TJ1100收发器芯片，通过MII或者RMII接口实现车载以太网收发器物理层与传统以太网MAC层的数据交互，系统连接如图1所示。
在车载以太网与传统以太网硬件通信的“BACK-TO-BACK”互联设计中，采用TJA1100作为车载以太网物理层芯片，LAN8710作为传统以太网MAC芯片，TJA1100的时钟由一个外部的25MHz的晶振提供，MDI接口为符合OABR的双绞线以太网专用接口，如图2所示。在“BACK-TO-BACK”互联设计中，将TJA1100与LAN8710之间的连接驱动设口为RMII(ReducedMII)，配置接口为SMI(Serial Management Interface)。在这种工作模式下，数据通过BroadR-Reach形态的MDI接口传入或传出时，TJA1100由一个在RMII工作模式下为REF_CLK提供时钟的50MHz时钟源将原本是输出的RXC和TXC时钟信号变为时钟输入信号，采集MII接口对端的标准以太网物理芯片TXC或RXC时钟输出，接收或发送数据到对端，实现标准以太网MDI接口到BroadR-Reach的MDI接口的转换。
在车载以太网收发器的外部通信电路连接设计中，首先MII接口需要设置工作在Reverse模式下后，其RX相关信号除了时钟信号RXC外，仍为输出模式，保证其既可作为发送输出，又可以在另一端作为信号输入，与LAN8710的MII接口中的TX相关信号连接。在车载以太网收发器的外部通信电路连接设计中，考虑到阻抗匹配的要求，在其源端串接了图3中红色圆圈标注部分的匹配电阻。由于磁珠有很高的电阻率和磁导率，可以抑制信号线，吸收高频信号。对此，在此电路中通过利用磁珠等感性器件的高频阻抗特性，形成π型滤波电路，对电源管脚进行了电源滤波处理，同时也降低了芯片本身对外部电源的高频信号干扰。在PCB设计环节，由于拉近了两个物理层芯片之间的距离，降低MII接口走线长度，保证了单端信号容性负载低于15pF、50ohm，单端信号走线导致的信号传输延时小于1ns。由此保障信号稳定高速传输。
在PCB电路板设计中，为了保证高速信号的信号完整性，以及板卡整体的EMC特性，“BACK-TO-BACK”转换板的PCB采用了4层板的叠层设计，表层和底层为走线层，中间层为电源平面层和地平面层，为表层高速信号线提供镜像层。TJA1100和LAN8710均为QFN封装的标贴器件，PCB中关键芯片的布局避开了PCB的中心位置，保证正常范围内的PCB形变不会对器件的焊接产生破坏影响，如图4所示。为了得到板卡更好的EMC特性，PCB板的表层和底层同样进行了铺铜处理，并通过密集的过孔将表层地平面和中间层的地平面连接到一起，形成了类似“法拉第笼”的屏蔽结构。“BACK-TO-BACK”板中偏离PCB中心的TJA1100收发器芯片和LAN8710A百兆以太网芯片，周边分布匹配电阻，左侧布置传统以太网RJ45标准接口，右侧是BroadR-Reach的单对双绞线，用于车载以太网的连接。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种实现车载以太网与传统以太网数据交互的装置，其特征在于：包括PHY100Base-TX以及与其相连的TAJ 1100，所述PHY 100Base-TX通过MDI接口连接传统以太网MAC，所述TAJ 1100通过MDI接口连接车载以太网收发器PHY TJA1100。
2.根据权利要求1所述的一种实现车载以太网与传统以太网数据交互的装置，其特征在于：所述PHY 100Base-TX的TXC管脚连接TAJ 1100的RXC管脚，所述PHY 100Base-TX的TXER管脚连接TAJ 1100的RXER管脚，所述PHY 100Base-TX的EN管脚连接TAJ 1100的RXDV管脚，所述PHY 100Base-TX的TXD[3:0]管脚连接TAJ 1100的RXD[3:0]管脚，所述PHY100Base-TX的RXDV管脚连接TAJ 1100的TXEN管脚，所述PHY 100Base-TX的RXD[3:0]管脚连接TAJ 1100的TXD[3:0]管脚，所述PHY 100Base-TX的RXER管脚连接TAJ 1100的TXER管脚，所述PHY 100Base-TX的RXC管脚连接TAJ 1100的TXC管脚。
3.根据权利要求1所述的一种实现车载以太网与传统以太网数据交互的装置，其特征在于：所述TAJ 1100的外部通信电路中设有匹配电阻，用于实现阻抗匹配串接。
4.根据权利要求1所述的一种实现车载以太网与传统以太网数据交互的装置，其特征在于：所述PHY 100Base-TX的时钟由一个外部的25MHz的晶振提供。
5.根据权利要求1所述的一种实现车载以太网与传统以太网数据交互的装置，其特征在于：所述TAJ 1100的时钟由一个外部的25MHz的晶振提供。
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| CN109347732A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-02-15 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 车辆及其中央网关、控制系统 |
| CN109818978A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-05-28 | 深圳联友科技有限公司 | 一种车载以太网转换装置及方法 |
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| WO2021109476A1 (zh) * | 2019-12-05 | 2021-06-10 | 北京国科天迅科技有限公司 | 一种用于激活车载以太网架构下实车PHY的TestMode的ECU及系统 |
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2017
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