基于車用計算機VC4的網(wǎng)關(guān)解決方案

通用開發(fā)平臺

該通信網(wǎng)關(guān) ECU 被視為汽車用戶的通用開發(fā)平臺。 這種類型的平臺通常需要由多個 Arm? CPU 的集群來提供應(yīng)用程序性能。

除此以外，該ECU還需要實現(xiàn)傳統(tǒng)32位微控制器的實時性能，來承載典型的汽車通信接口和高達ASILD的安全性能。在過去，這需要在PCB板上混合多個芯片?，F(xiàn)在使用R-Car S4，由一個芯片實現(xiàn)一切成為可能。這可以大大降低成本，并通過新的集成功能來提高處理性能。

上層軟件兼容性

R-CAR S4解決方案使得開發(fā)人員可以重復(fù)使用現(xiàn)有R-CAR Gen3 SoC 和RH850 MCU 項目中超過80%的軟件代碼。支持的軟件包包括各種驅(qū)動程序和基礎(chǔ)軟件，例如 Linux BSP 或 Hypervisor。

車用計算機VC4框圖

VC4 基于完整的瑞薩芯片組。 核心是 R-Car S4 具有 8 個 Cortex?A55 內(nèi)核、1 個 Cortex? R52 內(nèi)核、2 個 RH850 G4MH，提供高達 27K DMIPS 應(yīng)用程序性能以及 高于5.3K DMIPS 鎖步實時性能。它包含一個 8MB SRAM存儲，可在 G4MH 內(nèi)核上以低延遲執(zhí)行代碼。擁有豐富的汽車接口選擇，包括集成的 3 端口以太網(wǎng)交換機、16x CAN FD、8x LIN、4x SENT、1x FlexRay、2x PCIe V4.0，可實現(xiàn)車內(nèi)的廣泛連接。與強大的瑞薩 PMIC 組件 RAA271041 和 RAA271005 一起提供先進的電源控制，以支持始終開啟、循環(huán)運行和掛起至 RAM 模式的極低功耗操作。當(dāng)電池電壓在啟動瞬態(tài)下降低至 2.5V 期間，RAA271041 器件支持降壓級。RAA271005 具有一個集成的 12 位 SAR ADC，用于監(jiān)控外部信號。最后，高精度計時設(shè)備 RC21012 和 5P35023 將為所有設(shè)備提供精準(zhǔn)的時鐘。它是在網(wǎng)關(guān)、汽車服務(wù)器或區(qū)域控制應(yīng)用程序中使用 R-Car S4 評估新 E/E 架構(gòu)的理想平臺。

主要特征：

基于 R-Car S4 SoC 的網(wǎng)關(guān)解決方案

符合汽車標(biāo)準(zhǔn)的組件（定時芯片和電源管理芯片）

高耐用性金屬外殼

溫度范圍-40°C 至 85°C

輸入電壓范圍 2.5V 至 40V

喚醒支持

片上實時時鐘

接口

10BASE-T1S

100BASE-T1

1000BASE-T1

1000BASE-RH

2.5GBASE-T1

CAN/CAN FD

FlexRay

LIN

SENT

PCIe

模擬輸入

Ecosystem合作伙伴網(wǎng)絡(luò)：

得益于我們的R-CAR ecosystem合作伙伴網(wǎng)絡(luò)，像這款車用計算機VC4這樣的復(fù)雜設(shè)計是一個積極的案例，可以讓所需的硬件以及軟件解決方案以可承受的時間投入市場。

VC4由1000多個半導(dǎo)體零件和分立元件組成，如今在市場供應(yīng)有限的情況下，擁有如此良好的合作伙伴網(wǎng)絡(luò)是有益的。對于 VC4 的開發(fā)，我們有幾個合作伙伴為我們提供技術(shù)和部件支持。Marvell 在高速以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)端口 1000BASE-T1 和 2500BASE-T1 上為我們提供了支持。 88Q4364 PHY 是一種收發(fā)器，它實現(xiàn)了 IEEE 802.3ch 標(biāo)準(zhǔn)定義的 2.5G/5G/10GBASE-T1的以太網(wǎng)物理層部分。對于這種高速通信，需要Epson提供的非常精確的計時設(shè)備。他們有一個用于汽車應(yīng)用的晶體單元。

借助VC4，我們還首次將光學(xué)以太網(wǎng)接口集成到汽車評估板中。KDPOF 與我們共享了他們根據(jù) IEEE 802.3bv 的 1000BASE-RH收發(fā)器，它也涵蓋了我們正在研究的溫度范圍。光纖收發(fā)器需要一個特殊的接頭將光纖連接到收發(fā)器的發(fā)光二極管，這是由 MD-Elektronik 提供的。除了新的高速接口，我們還引入了新的低速技術(shù)。 IEEE 開發(fā)了 10BASE-T1S 技術(shù)來滿足 100Mbps 以下的速度需求。Microchip 提供帶有 SPI 接口的特殊 10BASE-T1S 收發(fā)器，可輕松連接到 R-Car S4。該以太網(wǎng)接口需要一個共模扼流圈 （CMC） 用于信號耦合，由 TDK 提供。 Rosenberger 的 H-MTD 連接器提供了所有以太網(wǎng)連接器，特別是用于汽車，需要與主鎖和輔助鎖的可靠連接。 啟動閃存由 Macronix 提供。 OctaBus? Flash MX25UW51245G 具有高讀取訪問性能，可實現(xiàn)快速啟動。 MX25UW51245G 獨特的 Read-While-Write 功能有助于簡化固件更新操作。 Linux 操作系統(tǒng)預(yù)置在合作伙伴 Western Digital 提供的高性能 UFS V3.1 內(nèi)存上。

利用這一全面的合作伙伴組合，我們能夠開發(fā)和批量生產(chǎn) VC4。 然而，與硬件組件一樣，擁有潛在合作伙伴以進行高質(zhì)量軟件開發(fā)也很重要。 我們與 Elektrobit 一起開發(fā)了一個軟件框架，允許在 Autosar 工作流程中使用嵌入式以太網(wǎng)交換機。 借助在 EB Tresos Studio 中進行的擴展，對瑞薩電子提供的 BSW 和 MCAL 的適配，客戶可以配置以太網(wǎng) IP 路由規(guī)則。 這些規(guī)則由硬件中的 RSWITCH2 IP 處理，并在沒有任何 CPU 交互的情況下實現(xiàn)低延遲路由。通過這些擴展，強大的以太網(wǎng)功能在操作中變得簡單且用戶友好。

作者：Adam Korbel， Tobias Belitz， Thorsten Hoffleit

審核編輯：郭婷