上汽飛凡R7智聯域控制器模塊TBOX的拆解分析

專欄介紹

本專欄將介紹智能汽車控制器的拆解分析，為讀者呈現最新的量產控制器的參考設計及選型方案。今天為大家分享的是上汽飛凡R7的智聯域控制器模塊-TBOX。

上汽飛凡R7的電子架構是由零束研發的，共有智聯、智算、智駕、座艙四個域控制器。智聯域控即類似于傳統的T-box模塊。

一、T-BOX簡介

TBOX全稱：Telematics Box，中文名:遠程通信終端,是一種集成了智能信息處理和通信技術的汽車電子模塊，它能夠實現車輛與外界的無線通信，為駕駛員和車輛提供各種便利與安全保障。智聯TBOX一般會安裝在車輛儀表盤的下方位置。通過TBOX和手機APP可以實現很多功能，如通過手機APP控制門開關、鳴笛閃燈、開啟空調、啟動發動機等；還可以實現遠程查詢車輛狀態，油箱剩余油量、電池電量、查詢車輛位置、查詢車輛是否上鎖等功能?？傊甌BOX給車主帶來了非常便利的出行體驗。下面將從TBOX外殼、內部電路及系統組成等方面為您解析上汽飛凡R7智聯-TBOX的神奇之處。

二、外殼及端子

2.1、外殼

如下圖TBOX的外殼由兩塊金屬件組成，正面金屬外殼帶有散熱槽設計

圖1 TBOX正面

圖2 TBOX背面

2.2、線束端子說明：

圖3 TBOX線束端子

TBOX上有電源、UART/CAN總先、以太網端口、4G/5G天線、和GPS天線等端子。

三、TBOX組成

TBOX主要由SOC芯片、MCU芯片、通信模塊、加密芯片、交換機芯片、存儲芯片、電源管理芯片和GNSS模塊組成。如下圖：

圖4 飛凡R7 TBOX組成思維導圖

各模塊功能及常用方案：

3.1、SOC芯片的作用及常用型號

SOC芯片是汽車TBOX中的重要組成部分，它負責處理車輛信息和實現各種功能。SOC芯片通常由多個核心組成，每個核心負責不同的任務，使得TBOX可以同時進行多個任務的處理。常用的SOC芯片型號有恩智浦的IMX6和IMX8。這些芯片具有強大的計算和圖像處理能力，可以支持高清視頻的播放和實時圖像的分析，為TBOX提供了強大的計算和處理能力。

3.2、MCU芯片的作用及常用型號

MCU芯片是控制車輛各種傳感器和執行器的重要部件，它負責實時監測車輛的狀態，并根據需要控制各個系統的運行。常用的MCU芯片型號有英飛凌（Infineon）的TC2x和TC3x系列、恩智浦S32K14X和瑞薩R7F7X等。這些芯片具有高性能和低能耗的特點，可以滿足TBOX在車輛控制和監測方面的需求。

3.3、通信模塊的功能及常用模塊型號

通信模塊是TBOX中實現車輛與外界通信的關鍵組件，它可以通過無線網絡連接到互聯網，實現車輛信息的傳輸和遠程控制。常用的通信模塊型號有華為的ME909s、MH5000系列和移遠AG35、AG550、AG520等。這些模塊支持5G、4G、3G網絡，移遠AG520、AG550和華為的MH5000支持V2X，具有穩定可靠的連接性能，能夠實現高速數據傳輸和遠程控制功能。

3.4、GPS模塊的功能及常用模塊型號

GPS模塊是TBOX中用于定位和導航的關鍵部件，它能夠接收衛星信號，并通過定位算法計算出車輛的準確位置。常用的GPS模塊型號有：和芯星通UM960、UM982和ublox的ZED-F9K、ZED-F9P、ZED-F9H等。這些模塊具有快速定位、高精度和穩定性的特點，能夠滿足TBOX在導航和定位方面的需求。

3.5、交換機芯片的功能及常用芯片型號

交換機芯片是TBOX中實現數據交換和通信的重要部件，它可以實現車輛內各個子系統之間的數據傳輸和交互。常用的交換機芯片型號有博通（Broadcom）的BCM89x系列和MARVELL 88Q5050等系列。這些芯片具有高帶寬和低延遲的特點，能夠實現快速的數據傳輸和實時的系統交互。

3.6、加密芯片的功能及常用芯片型號

加密芯片是TBOX中保證數據安全和防止惡意攻擊的關鍵組件，它可以對數據進行加密和解密，并實現訪問控制和身份認證的功能。常用的加密芯片型號有infineonSLE 95250SLS32系列、Maxim DS28E25系列和上海芯鈦的TTM2000、TTM3000系列。這些芯片具有高級加密算法和安全性能，能夠保護TBOX中的數據免受非法獲取和篡改。

四、飛凡R7 TBOX分析

飛凡R7 TBOX組成框圖：

圖5 飛凡R7的TBOX組成圖

圖6 PCB正面圖

圖7 PCB反面圖

圖8 PCB側面圖

4.1、SOC-恩智浦 MIMX8QX6AVLFZAC

圖8 MIMX8QX6AVLFZAC實物圖

恩智浦 MIMX8QX6AVLFZAC簡介

i.MX 8X系列處理器基于高度集成，可 支持圖形、視頻、圖像處理和語音功能，能夠滿足安全認證和高能效方面的需求。適合的應用包 括工業自動化和控制、HMI、機器人、樓宇控制、汽車儀表盤、視頻/音頻、車載信息娛樂系統和 車載信息服務等。

圖9 i.MX 8X框圖

特征：

4.2、MCU-瑞薩 R7F7015833

圖10 R7F7015833 實物圖

R7F7015833 即為瑞薩車規級芯片RH850。RH850產品組合圖:

RH850簡介：

RH850/C1M-Ax 微控制器配備 RH850 系列 G3MH（C1M-A2 為雙核）CPU 內核（C1M-A1 工作頻率為240MHz、C1M-A2 工作頻率為 320MHz），擁有出色的處理能力。除 ROM、RAM 和 DMA 外，這款微控制器還內置多種定時器（如電機控制定時器）、多種串行接口（如 CAN，其中 CAN FD 兼容）、12 位 A/D 轉換器 (ADC)、可將旋轉變壓器輸出信號轉換為數字角度信息的 R/D 轉換器 (RDC3A) 、CPU 以及并行電機控制單元 (EMU3) 等，還配備有適用于 HEV/EV 電機控制的多種外圍功能。此外，C1M-A2 可以同時控制兩個電機。

RH850特性：

4.3、5G+V2X模塊-移遠 AG550

AG550簡介:

AG55xQ 是移遠通信開發的一系列車規級 5G NR Sub-6 GHz 模塊，支持 5G NR 獨立組網（SA）和非獨立組網（NSA）模式。采用 3GPP Rel-15 技術，該模塊在 5G NSA 模式下最高可支持 2.4 Gbps 下行速率和 550 Mbps 上行速率，在 LTE-A 網絡下最高可支持 1.6 Gbps 下行速率和 200 Mbps 上行速率。通過其 C-V2X PC5 直通通信功能（可選），AG55xQ 可廣泛應用于車聯網領域，為實現智能汽車、自動駕駛和智能交通系統的建立提供可靠解決方案。同時，該模塊支持雙卡雙通（可選）和豐富的功能接口，為客戶開發應用提供了極大的便利。其卓越的 ESD 和 EMI 防護性能，確保其在惡劣環境下的強大魯棒性。

AG55xQ 包含 AG550Q（5G + DSSS + C-V2X）、AG551Q（5G + DSSS）、AG552Q（5G + DSDA）和 AG553Q（5G +DSDA + C-V2X）四個系列；為滿足不同的市場需求，各系列分別包含多個型號：AG55xQ-CN、AG55xQ-EU、AG55xQ-NA 和 AG55xQ-JP。同時，各系列模塊向后兼容現有的 GSM、UMTS 和 LTE 網絡，因此在目前沒有部署5G NR 網絡的地區以及沒有 3G/4G 網絡覆蓋的偏遠地區均可實現連接。

AG550特點：

·符合 IATF 16949 及 APQP、PPAP 等汽車行業質量管理流程要求基于高通 SA515M 芯片（符合 AEC-Q100 標準）而開發的車規級解決方案

·5G NR Sub-6 GHz 模塊，支持獨立組網和非獨立組網模式

·向下兼容 4G（Cat 19）/3G/2G 網絡

·MIMO 技術滿足無線通信系統對數據速率和連接可靠性的要求

·可選 C-V2X PC5 Mode 4 直通通信

·可選雙卡雙通技術（DSDA），滿足客戶不同應用需求

·可選單頻 GNSS、雙頻 GNSS、PPE（RTK）和 GNSS/QDR 組合導航解算，滿足不同環境下對定位精度和速度的不同程度需求

·增強功能特性：DFOTA、VoLTE、QuecOpen、高安全性等

·超寬工作溫度范圍（-40 °C ~ +85 °C）、+95 °C 以下 eCall 應用、優越的抗電磁干擾能力滿足車載及其他惡劣環境下的應用需求

4.4、加密芯片-芯鈦 TTM2000A11

芯鈦 TTM2000A11簡介：

Mizar TTM2000是一款面向汽車電子領域的靈活、可靠、安全、合規的加密芯片產品。該產品針對車聯網V2X應用安全進行了專門的開發設計，能夠完全滿足C-V2X和DSRC等應用場景所需的消息認證性能、安全證書管理等需求。

TTM2000特點：

4.5、交換機芯片-MARVELL 88Q5050

Marvell 88Q5050簡介:

Marvell 88Q5050 是一款 8 端口、高安全性車載千兆以太網交換芯片，是完全符合 IEEE802.3 和 802.1 車規 標準，具備高級安全功能以防范網絡威脅（如黑客和拒絕服務 (DoS) 攻擊）。該 8 端口以太網交換芯片有 4 個固定的 IEEE 100BASE-T1 端口，以及 4 個可配置端口,其可選擇性包括 1 個 IEEE 100BASE-T1、1 個 IEEE 100BASE-TX、2 個 MII/RMII/RGMII、1 個 GMII 端口和 1 個 SGMII 端口。該 交換芯片提供本地和遠程管理功能，用戶可輕松訪問和配置該設備。通過 AEC-Q100 等級 2 認證，此方案采用了 Marvell 針對車載以太網芯片安全根源而設計的最高硬件安全功 能，以防止對車輛中數據流的惡意攻擊或危害。該款先進的交換芯片采用深度包檢測 (DPI) 技術和安全啟動功 能，以提供業內最安全的車載以太網交換機。所有以太網端口都支持地址黑名單和白名單功能，以進一步提高其 安全性。

框圖

特點

4.6、存儲芯片

eMMC三星 8G KLM8G1GEUF

DDR4三星 2G K4F6E3S4HM

①、KLM8G1GEUF

三星eMMC是以BGA封裝形式設計的嵌入式MMC解決方案。eMMC操作與MMC設備相同，因此是使用MMC協議v5.1（行業標準）對存儲器進行簡單讀寫。

eMMC由NAND閃存和MMC控制器組成。NAND區域（VDDF或VCC）需要3V電源電壓，而1.8V或3V雙電源MMC控制器支持電壓（VDD或VCCQ）。三星eMMC支持HS400以提高順序帶寬，特別是順序讀取性能。

使用eMMC有幾個優點。它易于使用，因為MMC接口允許與任何帶有MMC主機的微處理器輕松集成。

由于嵌入式MMC控制器將NAND技術與主機隔離，因此NAND的任何修訂或修正對主機來說都是不可見的。這導致更快的產品開發和更快的上市時間。

②、DDR4三星 2G K4F6E3S4HM

K4F6E3S4HM-THCL是一款多功能LPDRAM，移動解決方案的理想之選三星的 LPDDR4是一款突破性產品，不但數據傳輸速度更快，而且能耗更低，從而為超薄設備、人工知能 (AI)、虛擬現實 (VR) 和可穿戴設備提供了更多設計方面的選擇。

特點：

·雙數據速率架構；每個時鐘周期兩次數據傳輸

?雙向數據選通器（DQS_t、DQS_c），與接收器捕獲數據時使用的數據一起發送/接收

?差分時鐘輸入（CK_t和CK_c）

?差分數據選通器（DQS_t和DQS_c）

?輸入正CK邊的命令和地址；DQS的兩個邊緣參考的數據和數據掩碼

?每個模具2個通道組成

?每個通道8個內部銀行

?DMI引腳：正常寫入和讀取操作時的DBI（數據總線反轉），DBI關閉時用于屏蔽寫入的數據屏蔽（DM）

-DBI打開時屏蔽寫入的DQ 1的計數#

?突發長度：16，32（OTF）

?突發類型：連續

?讀寫延遲：請參閱表64 LPDDR4 AC時序表

?每個突發訪問的自動預充電選項

?可配置的驅動強度

?刷新和自刷新模式

?部分陣列自刷新和溫度補償自刷新

?寫入調配

?CA校準

?內部VREF和VREF培訓

?基于FIFO的寫/讀訓練

?MPC（多用途指揮）

?LVSTL（低壓擺動端接邏輯）IO

?VDD1/VDD2/VDDQ:1.8V/1.1V/1.1V

?VSSQ終端

?無DLL:CK到DQS不同步

?邊緣對齊的數據輸出，數據輸入中心對齊的寫入訓練

?刷新率：3.9us

4.7、GNSS模塊-UBLOX ZED-F9K-00B

ZED-F9K簡介

ZED-F9K模塊采用u-blox F9 GNSS平臺，為最具挑戰性的汽車用例提供連續分米級的定位精度。LAP 1.30支持L1/L2/E5B和L1/L5頻段均可實現最大的靈活性、衛星可用性和安全性。復雜的內置算法巧妙地融合了IMU數據、GNSS測量、車輪滴答聲，以及車輛動力學模型，以識別單獨的GNSS將失效的車道。模塊本機支持u-box PointPerfect GNSS增強服務。它提供多種全球導航衛星系統

和IMU輸出并行，以支持所有可能的架構，包括一個50 Hz的傳感器保險絲具有非常低延遲的解決方案。它還實現了高級實時應用，如增強現實，而優化的多波段和多星座能力使可見光的數量最大化衛星，即使在城市條件下。該設備是一個獨立的解決方案，可提供盡可能好的系統性能。

審核編輯：湯梓紅