在汽車智能化、電動(dòng)化的浪潮下，車輛內(nèi)部的電子系統(tǒng)變得愈發(fā)復(fù)雜，這對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)提出了更高要求。CAN 總線，作為目前車載網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，長(zhǎng)期以來在車身控制、動(dòng)力系統(tǒng)管理、底盤控制等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用 。然而，隨著汽車電子技術(shù)的飛速發(fā)展，其局限性逐漸顯現(xiàn)，車載以太網(wǎng) 10BASE-T1S 技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，引發(fā)了關(guān)于其是否能夠取代 CAN 總線的廣泛討論。

CAN 總線憑借低成本、可靠性高以及易于實(shí)施等顯著優(yōu)勢(shì)，在過去幾十年間成為車載網(wǎng)絡(luò)的中流砥柱 。它能夠以 1Mb/s 的速度在雙絞線或光纜上運(yùn)行，支持多主控制器，采用面向內(nèi)容的編址方案，使系統(tǒng)具備良好的擴(kuò)展性，新節(jié)點(diǎn)接入時(shí)無需對(duì)硬件或軟件進(jìn)行大幅改動(dòng) 。其報(bào)文結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過 11 位標(biāo)識(shí)符定義優(yōu)先級(jí)，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行蛐耘c準(zhǔn)確性，在復(fù)雜的汽車電子環(huán)境中，展現(xiàn)出強(qiáng)大的檢錯(cuò)能力和抗干擾能力，確保了車輛各系統(tǒng)間的實(shí)時(shí)信息共享 。

但如今，汽車電子產(chǎn)品數(shù)量激增，功能不斷升級(jí)，CAN 總線的弊端逐漸暴露。其半雙工通信模式和有限的傳輸速率，已難以滿足現(xiàn)代汽車網(wǎng)絡(luò)對(duì)高速、實(shí)時(shí)、雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠惹行枨? 。特別是在先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動(dòng)駕駛技術(shù)蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，這些系統(tǒng)需要處理大量傳感器數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，CAN 總線最高 1Mb/s 的傳輸速率顯得捉襟見肘 。同時(shí)，傳統(tǒng)總線復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和冗余的協(xié)議層，使得車輛線束日益龐大，增加了成本與車輛重量，不利于汽車向輕量化、高效化方向發(fā)展 。

為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，車載以太網(wǎng)技術(shù)嶄露頭角，其中 10BASE-T1S 作為 IEEE 旗下最新的汽車規(guī)范之一，自 2019 年獲得批準(zhǔn)后，備受行業(yè)關(guān)注 。10BASE-T1S 中的 “10” 代表其最大傳輸速度可達(dá) 10Mb/s，“BASE” 指基帶信令，“T1” 表示采用單雙絞線布線，“S” 表示短長(zhǎng)度或短范圍 。該技術(shù)專為汽車和工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)，能夠在存在大量噪聲和電磁干擾的條件下穩(wěn)定工作 。

從傳輸速率來看，10BASE-T1S 相較于 CAN 總線優(yōu)勢(shì)明顯，其 10Mb/s 的速率是 CAN 總線 1Mb/s 速率的 10 倍，甚至比 CAN FD 的 5Mb/s 還要快 。這使得它在處理 ADAS 等對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度要求極高的應(yīng)用時(shí)，能夠更加從容，確保系統(tǒng)及時(shí)響應(yīng)，提升駕駛安全性 。例如，在 ADAS 的車道保持輔助、自動(dòng)緊急制動(dòng)和自適應(yīng)巡航控制等功能中，大量傳感器數(shù)據(jù)需要快速傳輸與處理，10BASE-T1S 的高速率可有效保障系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性 。

在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面，10BASE-T1S 的多點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一大創(chuàng)新 。它允許至少 8 個(gè)節(jié)點(diǎn)通過單對(duì)銅絞線連接，實(shí)現(xiàn)通信 。這種結(jié)構(gòu)顯著減少了線纜和連接器的使用，降低了布線復(fù)雜性與車輛重量 。相比之下，傳統(tǒng)以太網(wǎng)在 8 節(jié)點(diǎn)局域網(wǎng)中需要 16 個(gè)物理層設(shè)備(PHY)，而 10BASE-T1S 僅需 8 個(gè)，大大簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 。以汽車座椅舒適控制到 ADAS 盲點(diǎn)檢測(cè)等設(shè)備連接為例，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只需一個(gè) PHY 即可，無需網(wǎng)關(guān)將 CAN 或 CAN-FD 轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)，既減輕了重量，又降低了材料成本 。

為確保在多點(diǎn)拓?fù)渲袛?shù)據(jù)傳輸無沖突，10BASE-T1S 引入了物理層沖突避免機(jī)制(PLCA) 。PLCA 通過協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn) 0)控制所有其他節(jié)點(diǎn)的通信，保證網(wǎng)絡(luò)中不會(huì)發(fā)生沖突，且能有效利用網(wǎng)絡(luò)帶寬 。這種機(jī)制具有確定性，無論網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量多少、數(shù)據(jù)包大小如何，系統(tǒng)都能按確定順序通信，避免了傳統(tǒng) CSMA/CD 機(jī)制中的隨機(jī)沖突，極大提高了網(wǎng)絡(luò)效率，減少了通信延時(shí)，為 ADAS 等高帶寬應(yīng)用的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障 。

10BASE-T1S 的功耗也非常低 。與 CAN 協(xié)議通常需要 5V 電源不同，它使用的傳輸電壓為 1VPP，可在 3.3V 電源下工作 。對(duì)于電動(dòng)汽車而言，降低功耗有助于提升續(xù)航里程，因此 10BASE-T1S 的低功耗特性使其在電動(dòng)汽車的電子控制單元(ECU)應(yīng)用中極具競(jìng)爭(zhēng)力 。

網(wǎng)絡(luò)安全也是 10BASE-T1S 的一大亮點(diǎn) 。傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如 CAN 和 FlexRay 缺乏內(nèi)置安全機(jī)制，而 10BASE-T1S 依賴成熟的以太網(wǎng)技術(shù)，可直接利用以太網(wǎng)的安全特性 。在自動(dòng)駕駛和聯(lián)網(wǎng)汽車時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)安全至關(guān)重要，10BASE-T1S 為汽車網(wǎng)絡(luò)安全提供了有力保障 。

從實(shí)際應(yīng)用案例來看，寶馬集團(tuán)將率先在未來的智能座艙氛圍照明系統(tǒng)中采用 ADI 的 10BASE-T1S E2B 技術(shù)，展示了該技術(shù)在汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的潛力 。安森美利用 10BASE-T1S 實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽車前燈的精確控制，通過 ECU-Light 架構(gòu)實(shí)現(xiàn)區(qū)域控制，每個(gè)燈光功能可通過圖形用戶界面(GUI)控制，為汽車制造商設(shè)計(jì)個(gè)性化、多樣化前燈系統(tǒng)提供了支持 。這些應(yīng)用表明，10BASE-T1S 能夠有效滿足汽車不同系統(tǒng)的通信需求，提升汽車的智能化水平 。

盡管 10BASE-T1S 優(yōu)勢(shì)眾多，但要完全取代 CAN 總線并非一蹴而就 。CAN 總線在汽車行業(yè)經(jīng)過長(zhǎng)期應(yīng)用，已形成了成熟的生態(tài)系統(tǒng)，從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到維護(hù)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈對(duì) CAN 總線非常熟悉 。替換為 10BASE-T1S 意味著需要對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)流程、生產(chǎn)設(shè)備以及售后維修體系進(jìn)行全面升級(jí)，這將帶來巨大的成本與時(shí)間投入 。而且在一些對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高、成本敏感的簡(jiǎn)單應(yīng)用場(chǎng)景中，CAN 總線的低成本優(yōu)勢(shì)依然明顯，例如車門、天窗、座椅控制等使用 LIN 總線輔助 CAN 總線的場(chǎng)景，短期內(nèi)全面替換為 10BASE-T1S 并不經(jīng)濟(jì) 。

車載以太網(wǎng) 10BASE-T1S 在傳輸速率、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、功耗、網(wǎng)絡(luò)安全等方面展現(xiàn)出超越 CAN 總線的優(yōu)勢(shì)，為汽車網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展提供了新方向，在許多場(chǎng)景下具備取代 CAN 總線的潛力 。但由于 CAN 總線深厚的應(yīng)用基礎(chǔ)和特定場(chǎng)景下的成本優(yōu)勢(shì)，10BASE-T1S 全面取代 CAN 總線將是一個(gè)漸進(jìn)的過程 。在未來一段時(shí)間內(nèi)，兩者可能會(huì)共存互補(bǔ)，隨著技術(shù)發(fā)展與成本降低，10BASE-T1S 有望在車載網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)更重要地位 。