新一代車載T-Box集成以太網網關的控制方案解析

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

以太網網關方案介紹

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

圖1 車載以太網網關方案

方案特點：

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

6路車載以太網接口，支持100 Mbit/s；

1路工業以太網，支持100 Mbit/s；

8路CAN通信，可連接外部不同總線節點；

1路LIN通信，支持擴展；

結合PMIC安全電源解決方案，提供穩定可靠的電源系統；

提供硬件設計指導和軟件開發底層支持。

網關控制器芯片介紹

圖2 網關控制器框圖

專用的網關控制器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、網關和工業控制應用。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位內核，最多1個Power Architecture e200z2 32位內核；

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，并根據嚴重性發出中斷和復位命令。

以太網Switch芯片介紹

圖3 Switch框圖

SJA1105PEL/QEL/REL/SEL汽車千兆以太網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據處理限制在已知源內，可防止轉發錯誤或惡意數據；

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驅動程序和AVB SW協議棧。

調試轉換板介紹

圖4 TJA1101 Demo

為了便于用戶在傳統的網絡節點上進行調試特意設計車載以太網和傳統以太網的轉換板TJA1101 Demo，用戶不但可用此評估板作為TJA1101以太網PHY電路的參考設計，也可以使用此評估板在傳統網絡下進行車載以太網的調試。