新一代車載T-Box集成以太網(wǎng)網(wǎng)關的控制方案解析

汽車電子發(fā)展迅速，娛樂及駕駛輔助系統(tǒng)的市場需求日益增長，傳輸帶寬的需求也越來越大，汽車行業(yè)希望引進IEEE802.3以太網(wǎng)技術(shù)用于車載設備之間的通信。隨著車內(nèi)網(wǎng)絡節(jié)點的增加，網(wǎng)關控制器變得極為重要。今天和大家介紹新一代車載T-Box集成以太網(wǎng)網(wǎng)關的控制方案。

以太網(wǎng)網(wǎng)關方案介紹

ZLG提供的車載以太網(wǎng)網(wǎng)關方案，見下圖，采用恩智浦的MPC5748G單片機作為控制器，配合恩智浦SJA1105以太網(wǎng)交換機芯片組成網(wǎng)關控制模塊，同時網(wǎng)關控制器也提供了豐富的傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡的接口，網(wǎng)關模塊可以輕松的實現(xiàn)傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡的管理，可選用通信模塊作為遠程信息控制單元將網(wǎng)關與云端互聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、遠程控制以及空中升級等功能。

圖1 車載以太網(wǎng)網(wǎng)關方案

方案特點：

使用5端口汽車以太網(wǎng)交換機芯片，支持IEEE@音頻視頻橋接（AVB）和時間敏感網(wǎng)絡（TSN）標準，每個端口都可以單獨配置為10、100或1000 Mbit/s；

6路車載以太網(wǎng)接口，支持100 Mbit/s；

1路工業(yè)以太網(wǎng)，支持100 Mbit/s；

8路CAN通信，可連接外部不同總線節(jié)點；

1路LIN通信，支持擴展；

結(jié)合PMIC安全電源解決方案，提供穩(wěn)定可靠的電源系統(tǒng)；

提供硬件設計指導和軟件開發(fā)底層支持。

網(wǎng)關控制器芯片介紹

圖2 網(wǎng)關控制器框圖

專用的網(wǎng)關控制器MPC574xB/C/G MCU系列提供高度集成的單芯片安全解決方案，面向新一代中央車身控制、網(wǎng)關和工業(yè)控制應用。上圖為控制器整體框圖

芯片特性：

增強的低功耗功能提供更高能效的操作；

最多兩個Power Architecture e200z4 32位內(nèi)核，最多1個Power Architecture e200z2 32位內(nèi)核；

最多6 MB Flash，具有糾錯編碼(ECC)功能，最高768 KB SRAM，帶ECC；

18 x LIN Flex / 8 x FlexCAN支持CAN FD / 2 x ENET（1路為可選）；

1 x μSDHC / 4 x I2C / 3 x SAI / 4 x DSPI / 6 x SPI；

低功耗單元(LPU)模式；

3x模擬比較器，24個比較輸入；

通過LPU模式下的高級CAN過濾、喚醒功能和可用性提供虛擬網(wǎng)絡支持；

硬件安全模塊(HSM)支持高級安全管理保護ECU免受各種攻擊；

支持功能安全，使汽車安全系統(tǒng)更容易符合ISO 26262和ASIL更高等級；

故障采集與控制單元(FCCU)可采集故障信息，并根據(jù)嚴重性發(fā)出中斷和復位命令。

以太網(wǎng)Switch芯片介紹

圖3 Switch框圖

SJA1105PEL/QEL/REL/SEL汽車千兆以太網(wǎng)交換機系列芯片擴展了SJA1105EL/TEL交換機芯片的功能，改進了安全特性，擴展了接口選項。上圖為SJA1105整體框圖。

芯片特性：

新的幀列表特性將交換機數(shù)據(jù)處理限制在已知源內(nèi)，可防止轉(zhuǎn)發(fā)錯誤或惡意數(shù)據(jù)；

更新后的接口提供了IO擴展電壓選項和新的SGMII接口；

該交換機符合IEEE AVB。QEL和SEL版本支持擴展的TSN特性；

恩智浦AUTOSAR驅(qū)動程序和AVB SW協(xié)議棧。

調(diào)試轉(zhuǎn)換板介紹

圖4 TJA1101 Demo

為了便于用戶在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡節(jié)點上進行調(diào)試特意設計車載以太網(wǎng)和傳統(tǒng)以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換板TJA1101 Demo，用戶不但可用此評估板作為TJA1101以太網(wǎng)PHY電路的參考設計，也可以使用此評估板在傳統(tǒng)網(wǎng)絡下進行車載以太網(wǎng)的調(diào)試。