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作者：Microchip Technology Inc K2L GmbH & Co. KG 市場銷售經(jīng)理 Carmelo De Mola 多年來，汽車行業(yè)一直在努力提高聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在車輛中的普及程度。愿景是建立一個“單一技術(shù)網(wǎng)絡(luò)”，而目前的解決方案是采用在滿足汽車需求的其他領(lǐng)域擁有可靠業(yè)績記錄的以太網(wǎng)技術(shù)。這種方案雖然解決了許多汽車聯(lián)網(wǎng)難題，但是在某些信息娛樂、音頻和聲學用例中也帶來了其他挑戰(zhàn)。特別是音頻信號傳輸方面，需要配備大量昂貴的硬件和軟件組件，這是當前面臨的主要挑戰(zhàn)。而克服每一項挑戰(zhàn)都將是一個復雜且耗資巨大的過程，并且可能會增加設(shè)計的風險與成本，影響新車上市時間。 相比之下，全新的INICnet技術(shù)不但可提供所有必需的音頻功能（例如以高質(zhì)量服務和低延時并行傳輸多個音頻和視頻通道），而且無需配備其他硬件或軟件。此外，這項技術(shù)還提供以太網(wǎng)/IP通道，支持軟件下載（包括無線OTA）和診斷等用例，以及與汽車網(wǎng)絡(luò)的其他部分無縫連接。 但是，汽車領(lǐng)域目前已經(jīng)擁有眾多協(xié)議，為什么還需要另一種開放標準呢？ 通過分析當今汽車行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，我們可以找到答案。為了應對消費類產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代，業(yè)界往往一邊致力于提高創(chuàng)新性，一邊努力嘗試節(jié)省成本。而這項挑戰(zhàn)的核心是汽車電子。從圖1中可以看出，典型車輛中的電子元件數(shù)量正在逐年迅速增加，再加上車輛電氣化的三大趨勢（即更復雜的駕駛員輔助、自動駕駛和不斷增強的車內(nèi)連接），完全不會有減緩的跡象。 
圖1：電子元件成本占車輛總成本的百分比趨勢 這導致車輛內(nèi)部的不同組件與其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之間存在大量數(shù)據(jù)交換，而且未來只會不斷增加。這給車載網(wǎng)絡(luò)帶來了新的負擔，傳統(tǒng)的車載網(wǎng)絡(luò)通常是基于域的網(wǎng)絡(luò)（例如CAN、Flexray、LIN和MOST），可根據(jù)通信的帶寬和實時要求涵蓋不同類型數(shù)據(jù)的專用任務。因此，將基于域的架構(gòu)替換為主干方案變得越來越普遍，在主干方案中，基于非屏蔽雙絞線（UTP）的高速以太網(wǎng)主干網(wǎng)絡(luò)可以滿足聯(lián)網(wǎng)要求。 當前，以太網(wǎng)已成為一種成熟且價格合理的技術(shù)，它在市場上表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。UTP可以幫助降低開發(fā)成本、減少項目風險和縮短新車上市時間。但是，并非在車載網(wǎng)絡(luò)內(nèi)交換的所有數(shù)據(jù)本身都可以作為數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)使用。 以信息娛樂系統(tǒng)、聲學應用（例如，主動降噪（ANC））和乘客間交流中的音頻數(shù)據(jù)為例，通過以太網(wǎng)實現(xiàn)此類應用意味著需要使用音頻視頻橋接（AVB）等特殊標準，這些標準可滿足音頻應用的所有要求（例如同步、低延時和可靠性），但在軟件中實現(xiàn)起來非常復雜并且要求具備專門用于處理網(wǎng)絡(luò)的高性能計算能力。高性能單片機上復雜軟件協(xié)議棧的實現(xiàn)成本可能會抵消網(wǎng)絡(luò)標準的所有優(yōu)勢。 那么，業(yè)界如何在不增加實現(xiàn)成本的情況下為音頻、聲學和信息娛樂系統(tǒng)部署網(wǎng)絡(luò)標準呢？ 答案就是INICnet技術(shù)。INICnet技術(shù)將在2021年成為開放的ISO標準，它支持高質(zhì)量服務的音頻和視頻通道，這些通道可以通過INICnet IC或配套的精簡軟件進行全面管理，因此工程師無需額外的開發(fā)工作即可處理網(wǎng)絡(luò)上的通信。INICnet技術(shù)提供UTP或同軸電纜作為物理層，并且由于每個節(jié)點都有自己的MAC地址，因此可與以太網(wǎng)完全兼容。此外，它還支持與以太網(wǎng)相關(guān)的所有機制、尋址模式和數(shù)據(jù)包大小。
Network Bridge 網(wǎng)橋 Head Unit 中央處理單元 Audio and Video and IP 音頻、視頻和IP Microphone 麥克風 Amplifier 放大器 Internet Protocol Internet協(xié)議 Ethernet Switch 以太網(wǎng)開關(guān) Antenna Module 天線模塊 Diag 診斷 IP via Switched Ethernet 通過交換以太網(wǎng)實現(xiàn)IP Audio 音頻 Video 視頻 Ethernet 以太網(wǎng) Control 控制 圖2： INICnet技術(shù)與以太網(wǎng)共存 INICnet技術(shù)有以下兩種不同的速度等級（帶寬效率高達95%以上）：50 Mbps或150 Mbps。兩種選項均支持環(huán)型或菊花鏈，50 Mbps通過UTP實現(xiàn)，而150 Mbps通過同軸電纜實現(xiàn)。 INICnet技術(shù)支持幻象電源并提供全面的診斷，無需額外的觸發(fā)電纜。圖2說明了INICnet技術(shù)和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)如何共存。這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)勢在于，音視頻應用可以基于INICnet技術(shù)運行，因為這種技術(shù)以本機格式處理音頻或視頻數(shù)據(jù)，從而幫助開發(fā)人員將更多精力集中在他們的應用上，減少在復雜的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換或網(wǎng)絡(luò)任務方面的投入。另一大優(yōu)勢是，由于INICnet技術(shù)支持本地以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，并通過其設(shè)備之一（例如中央處理單元）連接到車輛主干網(wǎng)的其余部分，因此可以通過無線方式快速更新每個INICnet設(shè)備中的固件。中央處理單元中不需要網(wǎng)關(guān)應用，因為每個INICnet設(shè)備都可以通過其自己的惟一MAC地址直接尋址。 對于INICnet技術(shù)的以太網(wǎng)通道，其ISO/OSI模型僅涵蓋模型的前兩層，如圖3所示；因此，它可以從更高層中完全抽象出來，以便在驅(qū)動程序更新后能夠重復使用針對其他技術(shù)編寫的軟件。目前，Linux和QNX的驅(qū)動程序可與INICnet IC結(jié)合使用，并允許INICnet技術(shù)的以太網(wǎng)通道以完全透明的方式集成到基于IP的現(xiàn)有系統(tǒng)中，這樣開發(fā)工程師就不必擔心底層聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
圖3： ISO/OSI模型中的INICnet技術(shù) Application 應用層 Presentation 表示層 Session 會話層 Transport 傳輸層 Network 網(wǎng)絡(luò)層 Data Link 數(shù)據(jù)鏈路層 Physical 物理層 UNICENS UNICENS SOME/IP SOME/IP TCP and/or UDP TCP和/或UDP Bonjour mDNS & DNS SD Bonjour mDNS和DNS SD Microchip提供面向低延時應用（例如ANC、馬達聲音生成、道路噪聲消除、緊急呼叫以及其他要求低延時的應用）的全系列應用特定產(chǎn)品，如圖4所示。每個INICnet IC都可以配置為網(wǎng)絡(luò)主器件或網(wǎng)絡(luò)從器件，并且可以根據(jù)情況自動更改其模式（例如，在發(fā)生車禍后網(wǎng)絡(luò)損壞并且駕駛員希望進行緊急呼叫時）。
圖4：Microchip的INICnet系列，可擴展接口選項由應用中心驅(qū)動 Audio 音頻Video 視頻 Control 控制 Ethernet 以太網(wǎng) Application Interfaces 應用接口 End Equipment/Application Focus 終端設(shè)備/應用中心 Availability 供貨情況 System INIC IC OS81210 系統(tǒng)INIC IC OS81210 USB2.0, Media-LB, SPI, I2C, I2S/TDM/PDM USB2.0、Media-LB、SPI、I2C和I2S/TDM/PDM 64-pin QFN 9×9mm2 64引腳QFN 9×9 mm2 Head Unit 中央處理單元 Smart Antenna 智能天線 T-Box T-Box ES: Sept 2018 ES：2018年9月 PPAP: July 2019 PPAP：2019年7月 Audio INIC IC OS81212 音頻INIC IC OS81212 Media-LB, SPl, I2C, IPS/TDM/PDM Media-LB、SPl、I2C和IPS/TDM/PDM 56-pin QFN 8×8 mm2 56引腳QFN 8×8 mm2 Amplifier 放大器 Booster 升壓器 Drives, Decks 驅(qū)動器和卡片組 ES: Oct 2018 ES：2018年10月 PPAP: Oct 2019 PPAP：2019年10月 Audio INIC IC OS81214 音頻INIC IC OS81214 SPI, I2C, I2S/TMWPDM SPI、I2C和I2S/TMWPDM 48-pin QFN 7×7mm2 48引腳QFN 7×7 mm2 Slim Amplifier 超薄放大器 Booster 升壓器 Drives, Decks 驅(qū)動器和卡片組 ES: Oct 2018 ES：2018年10月 PPAP: Oct 2019 PPAP：2019年10月 Microphone INIC IC OS81216 麥克風INIC IC OS81216 PC, I2S/TM/PDM PC和I2S/TM/PDM 48-pin QFN 7×7mm2 48引腳QFN 7×7 mm2 Microphones ANC, RNC, MNC 麥克風ANC、RNC和MNC ES: Dec 2018 ES：2018年12月 PPAP: Dec 2019 PPAP：2019年12月 Microchip的UNICENS統(tǒng)一集中式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧可以支持INICnet技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)資源管理和網(wǎng)絡(luò)配置。可用的IP協(xié)議棧（例如SOME/IP協(xié)議棧）或任何其他遠程過程調(diào)用（RPC）技術(shù)都可以支持所有其他系統(tǒng)管理功能（例如設(shè)備控制）。UNICENS是一個開源應用程序，可免費使用。憑借此應用程序，用戶可以在單個設(shè)備中配置整個網(wǎng)絡(luò)；這樣便可實現(xiàn)不需要單片機的設(shè)備，例如麥克風節(jié)點。如果網(wǎng)絡(luò)中存在僅處理以太網(wǎng)通信的節(jié)點（例如智能天線），則此類節(jié)點不需要包含任何類型的網(wǎng)絡(luò)軟件。更妙的是，如果數(shù)據(jù)是在以太網(wǎng)內(nèi)部生成，還可以在不使用單片機的情況下設(shè)計節(jié)點。 市場已經(jīng)漸漸認識到INICnet技術(shù)的優(yōu)勢。早在2018年，就已經(jīng)有汽車OEM率先采用了這項技術(shù)，并且預計將在2020年開始生產(chǎn)。此外，許多來自全球不同地區(qū)的OEM和1級供應商也已紛紛開始對這項技術(shù)進行評估，并且正在與Microchip專家合作，希望能夠借鑒我們以往的技術(shù)成果。 有關(guān)INICnet技術(shù)的更多信息，請聯(lián)系您當?shù)氐腗icrochip代表或?qū)㈦娮余]件發(fā)送至INICnet@microchip.com。 |
