替换CAN，FlexRay的10BASE-T1S以太网？

laoxiang21

2023年7月14日，Microchip推出首批车规级10BASE-T1S以太网器件，10BASE-T1S系列器件符合AEC-Q100一级资质及功能安全需求，型号包括LAN8670、LAN8671和LAN8672；



如上图，10BASE-T1S技术是一种非常便捷，总线式，灵活的网络，可以基于现有的网络架构灵活增加节点



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那么，10BASE-T1S为何而来？要解决什么问题？有哪些特点？适应哪些市场？和CAN XL相比，有哪些优劣势？

在汽车/工业通信协议方面，大约2017年前，2Mbps到100Mbps之间有一个真空区，目前主流的CAN FD，CAN XL及FlexRay，都是填补这个空白区间


转自知乎 Neo Wong

这么大的市场，IEEE自然也不会缺席，其推出了适用于汽车/工业/通信的10Mbps以太网版本(10BASE-T1S)，并于2019年上市



10BASE-T1S是半双工的，支持冲突仲裁的10Mbps通信协议，在25米长的总线上，只需要非屏蔽的单双绞线，基于应用环境，可支持2~50个几点

10BASE-T1S主要面向如下四大领域：汽车互联，服务器，工业自动化，家庭自动化


转自Microchip


转自Microchip，10BASE-T1S的优势

面对IEEE 10BASE-T1S咄咄逼人的趋势，以博世为首的CAN阵营不甘示弱，提出了速率更高的CAN XL



那么，10BASE-T1S和CAN XL，谁强孰弱呢？

传输速度：从数据净荷来看，两种技术相当，都可以达到10Mbps。但是为了兼容老的CAN规范，CAN XL的帧头速率较低，这其实降低了整个的传输速率。

规范成熟度：10Base-T1S已经发布了标准文档。CAN XL规范还没有最终确定，仍有一些悬而未决的问题待决定。

成本：这是OEM厂家最关心的话题。CAN控制器目前是集成到处理器芯片中的，这减少了一部分软件成本也保证了一致性。除开交换机的成本因素，就单个处理器芯片来说，可能会有一些处理器集成10Base-T1S控制器，但由于以太网软件协议栈的缘故可能会增加一些软件成本，带来协议一致性的问题；同时受限于25m的最长通信线路和最大8个节点，会导致一些特殊域（如新能源电池Domain）使用起来会多分网段，增加成本。

安全性：CAN XL继承了CAN的良好特性，可以保证收发数据无丢失，这个特性都是固化在CAN控制器中的。10Base-T1S跟其他以太网协议一样，需要通过较高层的协议（如TCP）才能检测出数据丢失，而且依赖于软件实现。

错误检测：CAN XL跟CAN一样，可以检测故障并从故障中恢复出来，当帧头速率1Mbps时可以在23uS内恢复；但TCP/IP却要花几十ms才能从故障中恢复过来。

仲裁访问：CAN提供无冲突和可预测的仲裁来管理竞争节点之间的网络访问。以太网总线仲裁过程(CSMA/CD -载波侦听多路接入/冲突检测)中，仲裁时间是不可预知的，在最坏的情况下，当消息冲突连续发生时，节点将转储消息帧，并且不会尝试重新传输。

兼容性：这个不是太好比较。CAN XL可以实现对大多数CAN/CAN FD应用的兼容，但是不支持远程帧和29bit的ID场。10BASE-T1S在以交换机为核心的车载网络中是如鱼得水的。

软件可移植性：CAN XL在一般乘用车ECU上移植软件问题不大，但商用车可能就要仔细考虑了，毕竟不支持29位ID。10BASE-T1S继承以太网的良好特性，很多成熟的基于TCP/IP的工业界软件都容易移植到新的车载以太网协议上去。

协议扩展性：CAN XL协议为使用的下一个更高的协议提供了一个8位指示器（Embedded Layer-setting Parameters，ELP，嵌入式的层设置参数），不适合用经典的OSI参考模型去判断它的层级；ELP有助于实现其他更高层的协议。10BASE-T1S当然是很好扩展的，毕竟以太网的良好底子在。

节能：CAN XL可以支持低功耗后唤醒，而以太网目前是缺乏这个功能的。

(** 上述对比，引用自知乎Neo Wong)

目前看下来，多家芯片公司已经推出了基于10BASE-T1S的解决方案，如下是英飞凌基于Microchip 10BASE-T1S PHY推出的



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