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  车载以太网诞生背景

  汽车智能化和网联化发展越来越快，汽车从传统的出行终端慢慢演变成智能终端。传统汽车电子通信总线以CAN总线为主，通信速率在1MBps以内已经可以满足需求，但是随着现在汽车EE架构的升级换代，CAN总线的通信速率和带宽已经无法满足需求。

  特别是在自动驾驶领域，传感器+自动驾驶域控+执行单元的结构，传感器对外感知的数据量是非常庞大的。这就慢慢把以太网搬上了车，当前车载以太网已经可以支持千兆的速度。

  以太网的基础知识

  提起以太网就离不开OSI七层模型，1984年，ISO发布了著名的ISO/IEC 7498标准，它定义了网络互联的7层架构：开放式系统互联参考模型(Open System Interconnection Model，OSI Model)。

  OSI模型引入了服务、接口、协议、分层的概念，TCP/IP借鉴了OSI的这些概念建立TCP/IP参考模型，也被称为TCP/IP或TCP/IP四层模型。

  以太网物理层和数据链路层离不开三个硬件名称：MAC、MII、PHY，这三个硬件名称是必须理解清楚的。

  MAC(Media Access Control)控制器

  PHY(Physical Layer)物理层接口

  MII(Media Independent Interface)媒体独立接口

  结构：

  从这个图就可以看出，ETH发包的时候会把数据放到DMA中，MAC会从DMA中拿数据并通过PHY发送出去。

  实际项目中，一般MAC是集成到MCU主芯片内的，PHY芯片单独购买的。这是因为PHY芯片整合了大量模拟硬件，而MAC则是典型的全数字器件，考虑到芯片面积和模拟/数字混合架构原因，通过PHY芯片是留在片外的。所以一般是以下这种结构：

  MAC和PHY是工作在OSI七层模型的数据链路层和物理层

  MAC

  MAC可以指的是硬件控制器，也可以指MAC通信协议。该协议位于OS七层协议中数据链路层的下半部分，主要负责控制与连接物理层的物理介质。MAC结构大概是这个样子：

  MAC通过MII总线和PHY进行发包收包的数据传输，通过MII管理也就是MDC和MDIO来控制PHY芯片和读取PHY芯片状态。

  MII

  MII接口是MAC和PHY连接的标准接口，该接口支持10Mb/s和100Mb/s的数据传输速率，传输位为4位。

  后续由于发展，在MII总线基础上发展了RMII GMII RGMII等，主要是缩减线数和提高传输速率。

  PHY

  PHY是物理接口收发器，它实现了OSI模型的物理层，包括MII/GMII子层、PCS(物理介质相关)子层、MDI子层。

  PHY芯片寄存器地址从0到31定义了一些默认寄存器地址，当然随着芯片功能不断增加，很多PHY芯片采用分页技术来扩展地址空间定义更多的寄存器。

  车载以太网和工业以太网的区别

  物理线束上：

  工业以太网的标准主要采用10/100BASE-TX和1000BASE-T，1000BASE-T是使用RJ45接口，需要四对双绞线共8根线进行数据传输，而10/100BASE-TX是使用2对双绞线共4根线进行数据传输。

  而车载以太网一般使用带T1的标准，如IEEE 100BASE-T1、IEEE 1000BASE-T1，这些都是使用一对双绞线共两根线进行数据传输。

  注：以上的标准数字指的是通信速率 10M 100M 1000M

  上图展示了使用T1标准两根线的好处，所以T1标准适用于车规级别使用。

  网络分层模型上：

  车载以太网是基于TCP/IP的网络分层模型。也就是传输层以上都称为应用层。没有对5-7层做严格区分。

  现在车载以太网应用层常用的有SOME/IP DDS协议等。

  当在使用车载以太网的时候，就要选择对应的车规PHY芯片。汽车领域对于可靠性、安全性要求比较高。汽车使用的环境比较恶劣，从各方面对车载以太网的可靠性提了更高的要求。所以车载以太网和工业以太网还是有蛮多不同之处的。