Cadence® Automotive Ethernet Media Access Controller（MAC）IPを活用すれば、先進運転支援システム（ADAS）、 インフォテイメント、カメラ、その他の電子制御ユニット（ECU）間に高速車載イーサネット通信リンクを設計できます。 Cadence Ethernet MAC IP は 、 3 つ の 異 な る 動 作 速 度（10/100/1000M）、Audio-Video Bridging Transport Protocol規格（AVB）、Time Sensitive Networking（TSN）をサポートし、ISO 26262 ASIL-Bに対応しています。 概要 自動車業界は、IEEEオープン規格に基づき、車載ネットワーク（IVN）にイーサネットを標準化する傾向にあります。OPEN Alliance SIGの促進により、このような規格は、よりシンプルで強力な車両用電子/電気アーキテクチャを開発することを目的としています。決定的に高性能な帯域機能と低コストの配線ソリューションへの需要が、イーサネットベースのネットワークの普及を 促進しています。IVN用イーサネット（図1）は、軽量、単一ペア、シールドなしのツイストペア線を用いて最低コストの配線ソリューションを提供します。

図1：車載イーサネットアプリケーションにおけるケイデンスのIP適合箇所

車載イーサネットMAC設計IP

イーサネットベースで高度に統合されたSoCを構築するため、ケイデンスはCadence Automotive Ethernet MACをはじめとする主要設計IPを提供します。

AVBとTSNは、車載アプリケーションでイーサネットを実現する主要な2つの機能です。AVBは、帯域を保証し、イーサネット上でデータ同期を可能にする方法を提供して、高いサービス品質（QoS）を実現します。その一方、ブレーキ、ステアリングなどの基幹システムの安全性と低レイテンシーの要件を満たすため、Time Sensitive Networking（TSN）と総称される新しいオープン規格群が開発されています。TSNは、堅牢、低レイテンシー、かつ決定論的な同期パケット伝送を可能にする、AVB規格の上位集合です。

Cadence Ethernet MAC IPは、大量生産向けに幅広くライセンスされており、以下をサポートします。 • 3つの異なる動作速度（10/100/1000Mbps） • AVB規格

– 高精度時刻同期（IEEE 1588） – IEEE 802.1AS規格およびIEEE 802.1Qav規格のサポートに よる、広いデータ帯域およびマルチメディアストリームの高精度同期に基づく、高いサービス品質（QoS）のサポート

• カメラベースの運転支援システムをはじめとするセーフティ・ クリティカル・アプリケーション向けに、信頼性の高い決定論的リアルタイムデータ伝送を提供するTSN – 車載要件に対応する、割り込み、IEEE 802.1CB等の安全メカニズムのサポート

• 包括的なソフトウェアスタック

ホスト インターフェース

設定 インターフェース

RGMII GMII SGMII MDIO

RGMII MII

SoC

GbE PHY

10/100M PHY

CPU1 CPU2

アプリケーション

プロセッサ

10/ 1

00/ 1

000M

MA

1000

BASE

-X P

CS

車載イーサネット 車載イーサネットネットへの移行促進

IEEE 802.1仕様

規格 説明

IEEE 802.1AS-Rev 時間精度重視のアプリケーションのタイミングと同期

IEEE 802.1Qbu/IEEE

フレーム割り込み

IEEE 802.1Qbv スケジュールトラフィックの拡張

IEEE 802.1Qcc Stream Reservations Protocol（SRP）の拡張と性能改善

IEEE 802.1CB 信頼性のためのフレームの複製と除去

IEEE 802.1Qch 周期的なキューと転送

IEEE 802.1Qci ストリームごとのフィルタリングとポリシング

Automotive Ethernet MAC IPは、標準インターフェースを介して他社のIPやデバイスと組み合わせることができます。付随するフィジカル・コーディング・サブレイヤ（PCS）とコネクティビティIPによりCadence MACとサードパーティのIPをインターフェースさせることができます。1GのIEEE 802.3仕様に準拠しています。

機能

• AVBのサポート • TSNのハードウェアサポートでセーフティ・クリティカル制御システムに対応

• ISO 26262 ASIL-B対応 • 100Mbpsおよび1GbpsのイーサネットPHYとのシームレスな相互運用性

• 全2重通信のフロー制御 • IEEE 802.1Qbb優先度フロー制御 • IEEE 802.1p優先度キュー • IEEE 802.3az高エネルギー効率イーサネット • RMON/MIBの統計カウンタ • プログラム可能な長さのジャンボ・フレーム • 高性能スキャッタギャザーDMA • MII、RMII、GMII、RGMII、SGMII、QSGMIIインターフェース

• LSO、RSC、割り込み調整 • テスト済みUNH

10/100/1000Mフル対応車載イーサネットMACには、以下が含まれます。 • 埋め込み型リアルタイムクロックとタイムスタンプユニット

• 優先度キューとトラフィックシェーピングのハードウェアサポートを含むAVB/TSN

• ARM® AMBA® 4 AHBまたはAXI準拠のDMAオンチップバスマスタインターフェース

• SGMII用のPCS • Open AllianceおよびIEEE 802.3メンバー

設定インターフェース

PHY 管理

図2：IPレベルのブロック図

Sigrity SystemSIの車載イーサネットネットチャネルシミュレーション

車載イーサネットネットワークを実装し、Cadence Sigrity™

SystemSI™テクノロジのチップ間シグナル・インテグリティの自動解析機能により、物理イーサネットチャネル経由のECU間通信性能を解析します。

全物理チャネルを以下のようにシミュレートすることで、 イーサネットを準拠させることができます。 • 異なるPHY、コネクタ、ケーブルの組み合わせでのテスト • ケーブルセグメンテーションのサポート （異なるケーブル長）

• ジャケット、シールドの有無 • シミュレーションベースのEMI検証、ECU間における最適化 • ケーブル劣化影響の解析 • PCBにおけるパワー・インテグリティ解析 • 車載イーサネットの対100Base-T1 PHY準拠チェックの サポート

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TX

TX

RX

RX

ホストインターフェース

GEM DMA

ブロック DMA

ブロック

TX コントローラ

RX コントローラ

TXエンジン RXエンジン

1000BASE-X PCS

8b/10b エンコーディング

8b/10b デコーディング

MDIO

設定 レジスター

機能安全性機能

IEEE 1588 TSU

オートネゴシエーション

図3：物理イーサネットチャネルの主要コンポーネント

車載イーサネットの100Base-T1 PHY準拠テスト

• ケーブルトポロジにかかわらず動作するPHYのIBIS AMI モデル – TXおよびRXモデル

• Sigrity SystemSIテクノロジによる物理チャネル・シミュ レーション

• サポートされるコンプライアンステスト： – トランスミッタの出力垂下 – トランスミッタのパワースペクトル密度 – トランスミッタのジッタ（マスタ/スレーブ） – トランスミッタのクロック周波数（PAM3） – トランスミッタの歪み – リターンロスの測定

図4：100Base-TI準拠カーブ

イーサネットのプロトタイプを迅速に作成

ケイデンスは、高速なFPGAベースのプロトタイピングで、Cadence Protium™プロトタイピングシステムにプラグイン 可能なBroadR-Reach PHYインターフェースカードを開発しました。これにより、イーサネットカメラ、インフォテイメント・ヘッドユニット、その他のデバイスなどの外部ハードウェアを、シールドなしのツイストペア線を使ってFPGAシステムに直接接続することが可能になります。

図5：100Base-TI準拠カーブ

このように、当初FPGAプロトタイプとして実装されたSoCでも、Protiumソリューションを活用してソフトウェアを実行し、システムのハードウェア/ソフトウェア検証を行えます。 この構成では、異なるケーブル、コネクタ、その他のハードウェア構成の使用がシステム全体のパフォーマンスに与える影響の解析もサポートします。

イーサネットのプロトタイプの迅速な作成が期待されるのは、駐車支援システムのトップビューやリアビューにカメラを使用するアプリケーションです。エンジニアは、ハードウェア/ ソフトウェアの同時設計メソドロジを活用することで、SoCなどのハードウェアが使えない段階で車載イーサネットアプリケーション（ハードウェア/ソフトウェア）を開発、試験運転できます。

ケイデンスBroadR-Reachインターフェースカードは、Cadence Automotive Ethernet MACを介して任意の外部 イーサネットデバイスをECUやその他の制御ユニットに接続できます。

ケイデンスの車載用IPのオプションについて詳しくは、

www.cadence.com/automotiveをご覧ください。

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