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22 Elektronik automot ive Bordnetze VerBindungstechnik Kabelweg maximal sein darf richtet sich nach Merkmalen wie der Einfügeund der Rückflussdämpfung gemäß den Grenzwerten des Kabelwegs über die erforderliche Bandbreite Im Folgenden werden gezielt Herausforderungen und Überlegungen bei der Implementierung nativer PCIe-Verbindungen auf Kabelwegen in Kraftfahrzeugen diskutiert Wichtige Überlegungen zur PCIe-Technologie Es müssen mehrere Abwägungen vorgenommen werden um einerseits die Vorteile der nativen PCIe-Technik zu wahren und andererseits den Forderungen der OEMs nach einer einheitlichen Kabelweglösung sowie nach Kostenund Gewichtsminimierung nachzukommen ➔ ➔ Verwenden ähnlicher Kabeltypen wie für andere Highspeed-Schnittstellen Die für PCIe verwendete Verkabelung sollte möglichst große Ähnlichkeit mit anderen Highspeed-Interfacetechnologien wie 2 5 5 10GBASE-T1-Ethernet haben OEMs müssen dann für die verschiedenen Highspeed-Schnittstellen im Fahrzeug nur eine einzige Steckverbinder-Kabel-Kombination qualifizieren ➔ ➔ Nur die wichtigen PCIe-Signale verbinden Um Anzahl und Gewicht der Kabel zu verringern müssen nur die wichtigen schnellen In-Band-PCIe-Signale über das Kabel verbunden werden während langsamere Side-Band-Signale auf der lokalen Leiterplatte ohne Verbindung bleiben können Um das Risiko von EMI-Resonanzen zu verringern kann bei der Kabelverbindung der PCIe-Referenztakt von 100 MHz weggelassen werden denn die PCIe-Spezifikation unterstützt SRNS Separate Reference Non-Spread und SRIS Separate Reference Independent Spread für die unabhängige Taktung an beiden Enden des Kabels ➔ ➔ Für eine höhere native PCIe-Performance mehr Kabel in Kauf nehmen Der native PCIe-Transport erfordert eigene TXund RX-Kanäle Folglich sind pro Lane zwei STP-Kabel je ein TXund RX-Kabel pro Lane erforderlich während andere Highspeed-Interfaces wie etwa Multi-Gig-Ethernet mit einem einzigen Kabel auskommen Für diesen Mehraufwand erhält man jedoch eine höhere native PCIe-Performance und eine nichtproprietäre PHY-Schnittstelle über das Kabel wobei auf das gesamte Ökosystem zurückgegriffen werden kann ➔ ➔ Ähnliche Anforderungen an die PHY-Ebene zugrunde legen Das native PCIe nutzt die NRZ-Signalisierung mit separaten TXund RX-Richtungen und der Fähigkeit die EMV-Vorgaben zu erfüllen Verglichen mit der PAM-4-oder PAM-16-Modulation maximiert die NRZ-Signalisierung den vertikalen Spielraum des Augendiagramms Außerdem muss bei separaten TXund RX-Kanälen kein separater Automotive-PCIe-PHY implementiert werden um die vollduplexfähigen bidirektionalen Signalisierungsschnittstellen zu unterstützen bei denen komplexe DSPs für die Rauschund Echokompensation benötigt werden Überlegungen zur Kanalspezifikation Um eine zuverlässige Verbindung in Millionen von Fahrzeugen zu schaffen kommt es darauf an die Highspeed-Anforderungen der PHYs für die Verbindung zwischen ihnen zu bestimmen und diese mit der Leistungsfähigkeit abzustimmen die von den Kabeln und Steckverbindern geboten werden kann Es wird deshalb eine Kanalspezifikation benötigt um die Parameter des Highspeed-Kanals anhand dieser Grenzwerte zu prüfen Highspeed-Kanalspezifikationen beschreiben die Anforderungen an den aus Kabel und PCB bestehenden Kanal anhand von S-Parametern Zu den wichtigen Parametern gehören neben der erforderlichen Frequenzbandbreite in erster Linie auch die Einfügeund die Rückflussdämpfung Berücksichtigt man zusätzlich die elektromagnetische Verträglichkeit EMV so ist es vorteilhaft auch die Schirmdämpfung und die Kopplungsdämpfung zu spezifizieren Nicht zuletzt bedarf es einer detaillierten Beschreibung der Messanordnungen und Vorgehensweisen damit sich verschiedene Ergebnisse miteinander vergleichen lassen TI die GG Group und Rosenberger haben in gemeinsamer Arbeit den Vorschlag für die Spezifikation eines Bild 2 Aufbau und Querschnitt des Kabels GG 2Speed 251 STP Bild GG Group Bild 3 Einfügedämpfung des Kabeltyps GG 2Speed 251 STP anhand des »Raw Cable Limit« für PCIe 3 0 im Automotive-Bereich Bild GG Group