车载以太网PHY规范：100BASE‑T1 与 1000BASE‑T1
这两个标准到底长什么样？
咱们做车载以太网诊断，最先要搞清楚的就是物理层自己是什么脾气。100BASE‑T1和1000BASE‑T1，名字听起来只差一个“0”，但内部差别很大。
我个人习惯先看它们的信号编码方式。你不妨想想看，同样是一对双绞线，怎么做到把100Mbps和1Gbps都塞进去？答案就在编码上。
- 100BASE‑T1：使用PAM3（三电平脉冲幅度调制）。每个符号可以携带约1.58比特信息。
- 1000BASE‑T1：使用PAM5（五电平脉冲幅度调制）。每个符号携带约2.32比特。
- 两者都工作在单对非屏蔽双绞线上，点对点拓扑，没有中间交换机。
说白了，电平数量多了，单位时间能传的数据就多了。但是，电平越多，对信噪比的要求也越高。我在项目里见过因为线缆屏蔽层接地不良，导致1000BASE‑T1老是丢包，最后降级成100BASE‑T1才能用——嗯，这就是编码对物理环境的敏感度差异。
信号编码与传输特性对比
| 参数 | 100BASE‑T1 | 1000BASE‑T1 |
|---|---|---|
| 调制方式 | PAM3 | PAM5 |
| 符号率 | 66.7 MBd | 750 MBd |
| 数据速率 | 100 Mbps | 1 Gbps |
| 线缆类型 | 单对非屏蔽双绞线 (UTP) | 单对非屏蔽双绞线 (UTP) |
| 最大距离 | 15 m (典型) | 15 m (典型) |
| 共模电压 | 0.8 V (典型) | 0.8 V (典型) |
我曾经因为查手册不仔细，把100BASE‑T1的PHY和1000BASE‑T1的PHY放在同一个网络里，结果两边协商直接失败。当时仪表上只显示链路down，查了一个小时才发现是PHY型号不匹配。所以，你设计系统时一定要先确认两端的速率能力，否则连训练序列都过不去。
PAM3 与 PAM5 的编码细节
咱们深入点看编码。100BASE‑T1的PAM3用三个电平：-1V、0V、+1V（归一化）。每个符号携带log₂3≈1.58 bit。实际帧结构里，会把8位数据映射到5个PAM3符号上。
1000BASE‑T1的PAM5有五个电平：-1V、-0.5V、0V、+0.5V、+1V。每个符号可以代表2.32 bit信息。为了在相同线缆上走得更稳，它使用了更复杂的扰码和RS‑FEC（里德‑所罗门前向纠错）。
我记得刚接触1000BASE‑T1时，总以为PAM5对线缆要求高很多。后来发现，实际上共模电压设计差不多，但抖动预算变得非常紧。你想想看，电平间距缩小了一半，噪声容限也就跟着掉了。
混合信号与回波消除
两个标准都采用全双工同线传输，也就是发送和接收在同一对线上同时进行。这依赖混合电路和回波消除技术。一旦混合电路不平衡，回波就会干扰接收端，训练阶段就可能报“link negotiation failed”。
SVG 图：编码链路流程对比
下面这张图展示了从MAC到实际线缆的电平转换过程，100BASE‑T1和1000BASE‑T1的差异点一目了然。
传输特性里容易踩的坑
别看距离只有15m，在车里面绕来绕去，实际路径可能比这长。而且每一段线缆的阻抗、绞距、接头压接质量都会影响信号完整性。
另外，共模电压范围也要注意。100BASE‑T1和1000BASE‑T1都要求DC共模电压在0.8V左右，但实际ECU供电可能会引入共模偏移。我曾经见过一个案例，因为电源纹波大，共模电压在0.6V~1.0V之间跳，PHY直接拒绝训练。
怎么用这些规范指导诊断？
当你遇到PHY协商失败时，先问自己几个问题：
- 两端PHY都支持同样的速率吗？（查型号，看ID寄存器）
- 线缆是否满足单对UTP要求？有没有超过15m？
- 差分信号幅度正常吗？（用示波器测，100BASE‑T1 PAM3峰值约±1V；1000BASE‑T1 PAM5峰值约±0.5V）
- 共模电压是否稳定在0.8V附近？
- 有没有接头、转接、长分支？
把这些快速筛查一遍，多数问题能定位到。如果还是不行，那就要看链路训练阶段的寄存器了——那是后面几章的内容。