智能網(wǎng)聯(lián)汽車

近年來，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展速度不斷換擋，如今已成為汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要方向，并直接影響到消費者購車的意愿。作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的重要技術(shù)路線之一，車聯(lián)網(wǎng)建設(shè)也受到了廣泛的關(guān)注。國家工信部相關(guān)政策中明確指出，到2030年，我國要全面形成能夠支撐實現(xiàn)單車智能和網(wǎng)聯(lián)賦能協(xié)同發(fā)展的智能網(wǎng)聯(lián)汽車標(biāo)準(zhǔn)體系。在政策、產(chǎn)業(yè)、市場全方位驅(qū)動下，我國車聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)從導(dǎo)入階段全面進入爆發(fā)階段。

根據(jù)國家發(fā)改委的預(yù)測數(shù)據(jù)，到2025年，全球聯(lián)網(wǎng)汽車數(shù)量將接近7,400萬臺，其中中國的聯(lián)網(wǎng)汽車數(shù)量將達到2,800萬輛。在車聯(lián)網(wǎng)方面，車內(nèi)網(wǎng)與車間網(wǎng)、車云網(wǎng)是三大主要的組成部分。那么，隨著汽車智能化水平不斷提升，對車內(nèi)網(wǎng)將相應(yīng)地提出哪些新地要求和挑戰(zhàn)呢？

汽車智能化需要怎樣的車內(nèi)網(wǎng)

作為車聯(lián)網(wǎng)的其中一個分支，參考圖1這張豐田汽車在技術(shù)博文中分享的圖片，能夠看到，車內(nèi)網(wǎng)主要解決的是端系統(tǒng)的器件互聯(lián)——傳感器、MCU和域控制器之間的互聯(lián)互通，所遵循的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)包括CAN、LIN、FlexRay、MOST、以太網(wǎng)等。

圖1：車內(nèi)網(wǎng)連接形態(tài)

（圖源：豐田汽車）

不過，隨著智能汽車的高速發(fā)展，車內(nèi)網(wǎng)也在悄然地發(fā)生著變化。

傳統(tǒng)汽車的車內(nèi)網(wǎng)主要依靠CAN、LIN等物理總線，其中CAN是傳統(tǒng)汽車廣泛運用的通信技術(shù)，傳輸帶寬可以達到1Mbps。

部分傳統(tǒng)中高端車采用成本高昂的FlexRay總線，這種技術(shù)的最大帶寬能夠達到20Mbps，能夠支持更多的網(wǎng)絡(luò)拓撲形式。

MOST總線和LVDS技術(shù)主要應(yīng)用于汽車多媒體和攝像頭數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?/p>

這些傳統(tǒng)汽車所采用的總線技術(shù)或者通訊技術(shù)都有一個弊端，那就是需要大量的物理線纜。隨著汽車智能化功能模塊的增加，這些技術(shù)在部署、成本和重量等方面都遇到了瓶頸。

車載以太網(wǎng)則是解決這些問題的有效手段，也能夠更好地順應(yīng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展。因此，智能網(wǎng)聯(lián)汽車給車內(nèi)網(wǎng)帶來的第一個顯著的改變，就是汽車總線從傳統(tǒng)物理總線陸續(xù)過渡到無線局域網(wǎng)。

車載以太網(wǎng)是一種用以太網(wǎng)連接車內(nèi)電子單元的新型局域網(wǎng)技術(shù)，和傳統(tǒng)的物理總線相比，車載以太網(wǎng)能夠通過單對非屏蔽雙絞線實現(xiàn)100Mbit/s甚至1Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，因此能夠在線束重量和復(fù)雜度方面給智能汽車帶來很大的幫助。

目前，車載以太網(wǎng)已經(jīng)逐漸走過子系統(tǒng)級別和架構(gòu)級別，進入域級別，也就是第三發(fā)展階段，在底盤域、車身域、座艙域、智駕域等各個域控系統(tǒng)中作為骨干網(wǎng)絡(luò)。

除了改變車載總線，智能汽車也讓單車搭載的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加豐富，其中車載4G和Wi-Fi已經(jīng)成為很多汽車品牌的智能車標(biāo)配。隨著5G基礎(chǔ)設(shè)備的完備，車載5G也在加速普及。在部署方式上，大部分車企都選擇通過無線網(wǎng)絡(luò)模塊內(nèi)置SIM卡的方式實現(xiàn)車載5G連接，不僅能夠更好地支持OTA升級。支持車主手機和汽車互聯(lián)，同時數(shù)字廣播+5G也是車載信息娛樂系統(tǒng)重要的升級方向。

當(dāng)然，車載以太網(wǎng)和車載5G等車內(nèi)網(wǎng)配置的增加，也帶來了一個不小的挑戰(zhàn)，那就是安全問題。這一問題主要分為兩個方面：

1

車載網(wǎng)絡(luò)及行駛安全

首先是車載網(wǎng)絡(luò)如何幫助智能汽車實現(xiàn)行駛安全。NXP在《超越ISO和ASIL的車輛安全性：以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)組件如何增強自動駕駛汽車的安全性》白皮書中提到，一旦計算機掌握了控制權(quán)，通信路徑的可用性對于發(fā)生故障后允許繼續(xù)運行的系統(tǒng)而言至關(guān)重要。因此，車輛安全性要求將功能安全性與可靠性相結(jié)合。在白皮書中，NXP指出，汽車網(wǎng)絡(luò)IC能夠在預(yù)防故障、預(yù)測故障、應(yīng)對故障方面，通過確保車內(nèi)通信服務(wù)的可用性來提高車輛服務(wù)可用性，進而提升安全性。

2

信息安全

其次是信息安全問題。在我國，車聯(lián)網(wǎng)安全已經(jīng)寫入法律。國內(nèi)第一部車聯(lián)網(wǎng)法規(guī)《無錫市車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展促進條例》對車聯(lián)網(wǎng)安全問題進行了明確的規(guī)范，并通過建立集態(tài)勢感知、風(fēng)險預(yù)警、應(yīng)急處置和聯(lián)動指揮為一體的網(wǎng)絡(luò)安全支撐平臺，推進車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測。相信隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的普及，會有更多的法律法規(guī)出現(xiàn)，來保障汽車信息安全。

毫無疑問，要構(gòu)建安全可靠的網(wǎng)聯(lián)汽車方案，離不開高性能的電子元器件的支持，這也是貿(mào)澤電子帶給整個行業(yè)的賦能價值。接下來，我們就為大家推薦幾款貿(mào)澤電子在售的，可用于構(gòu)建車內(nèi)網(wǎng)方案的元器件方案。

保障“零缺陷”的功能安全程序

上述內(nèi)容我們已經(jīng)提到，隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的高速發(fā)展，汽車對網(wǎng)聯(lián)安全的要求越來越高，尤其是涉及到汽車行駛安全方面，更是要以“路上零事故”來嚴格要求，畢竟行車安全無小事。那么，首先我們就為大家詳細介紹NXP SafeAssure功能安全程序，大家可以在貿(mào)澤電子官網(wǎng)通過查詢料號SJA1105ELY，在器件詳情頁里看到相關(guān)信息。

SafeAssure是一套綜合程序，屬于NXPSafeAssure計劃的一部分，該計劃希望通過人員、流程、合作伙伴和產(chǎn)品四大支柱讓用戶的方案設(shè)計達到安全完整性級別。SafeAssure方案簡化了系統(tǒng)級功能安全要求，支持功能安全、車輛安全性、設(shè)備可靠性三大關(guān)鍵領(lǐng)域，可加快產(chǎn)品上市，提高可擴展性。

圖2：SafeAssure計劃四大支柱

（圖源：NXP）

NXP SafeAssure計劃實施Vision Zero（路上零事故）政策，實現(xiàn)從設(shè)計到制造質(zhì)量零缺陷，確保產(chǎn)品滿足安全應(yīng)用的嚴格要求。用戶可以通過使用NXP功能安全產(chǎn)品和配套資料，簡化用戶方案的ISO 26262合規(guī)。如下圖3所示，這些NXP產(chǎn)品都符合ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)，按照“BCAM7”流程開發(fā)，并通過TüV SüD認證。

圖3：SafeAssure產(chǎn)品組合

（圖源：NXP）

通過這些產(chǎn)品和資料，能夠幫助汽車產(chǎn)業(yè)鏈打造出安全關(guān)鍵型汽車應(yīng)用。

全面支持車聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)處理器

車聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模發(fā)展趨勢

當(dāng)前，車聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新可謂日新月異。根據(jù)普華永道發(fā)布的《車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展洞察》報告，我國車聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模有望從2021年的2,126億元增長到2026年的8,000億元，五年增長近3倍。在此過程中，必將涌現(xiàn)出大量的車聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用，不斷提升汽車的智能化水平。

下面，我們?yōu)榇蠹医榻B的是一款來自NXP的S32G2汽車網(wǎng)絡(luò)處理器，貿(mào)澤電子官網(wǎng)該器件的料號為S32G274AABK0VUCT，該器件可以用于實現(xiàn)下一代汽車網(wǎng)關(guān)和架構(gòu)。

圖4：S32G2汽車網(wǎng)絡(luò)處理器

（圖源：貿(mào)澤電子）

S32G2汽車網(wǎng)絡(luò)處理器設(shè)計用于充分發(fā)揮車輛數(shù)據(jù)的潛力，結(jié)合了ASIL D等級安全性、高性能實時和應(yīng)用處理，以及網(wǎng)絡(luò)加速功能，可以用于支持新型汽車架構(gòu)的需求，包括服務(wù)型網(wǎng)關(guān)、域控制器、區(qū)域處理器、安全處理器等。

在產(chǎn)品參數(shù)方面，S32G2汽車網(wǎng)絡(luò)處理器基于四核Arm Cortex-A53和三路雙核鎖步Cortex-M7打造，搭載以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)引擎（PFE）、低延遲通信引擎（LLCE）、硬件安全引擎（HSE）三大硬件加速器，用于網(wǎng)絡(luò)加速和功能安全。和以往的汽車網(wǎng)關(guān)設(shè)備系列相比，S32G2汽車網(wǎng)絡(luò)處理器的性能和網(wǎng)絡(luò)達到10倍以上。并且，這些網(wǎng)絡(luò)處理器的集成度非常高，支持4GB DDR3L/LPDDR4 DDR和NOR/NAND閃存，提供CAN/CAN FD、LIN、FlexRay接口，還有千兆以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口（4個）、PCI Express Gen 3.0（2 x 2通道）等接口資源，豐富的資源可以為OEM帶來收入、降低成本，同時提供新的車輛體驗。

圖5：S32G2汽車網(wǎng)絡(luò)處理器系統(tǒng)框圖

（圖源：NXP）

除了豐富的硬件資源，NXP圍繞S32G2汽車網(wǎng)絡(luò)處理器還提供了豐富的軟件支持，包括Linux BSP、FreeRTOS、集成參考示例等參考軟件；S32實時驅(qū)動程序（RTD）、安全外設(shè)驅(qū)動程序（SPD）、跨平臺通信框架（IPCF）等標(biāo)準(zhǔn)軟件；以及S32信息安全和S32功能安全等高級軟件。

可實現(xiàn)小型方案的GSM大功率開關(guān)

隨著汽車智能化水平的提高，車載網(wǎng)絡(luò)也變得越來越豐富，但同時也帶來了一個問題，那就是更多的功能單元和集成，對汽車內(nèi)部空間是一個挑戰(zhàn)。下面，我們?yōu)榇蠹医榻B的便是一款可用于實現(xiàn)小尺寸方案的SP4T RFFE GSM大功率開關(guān)，來自制造商Qorvo，貿(mào)澤電子官網(wǎng)該器件的料號為QPC8020QTR13。

圖6：QPC8020Q SP4T RFFE GSM大功率開關(guān)（圖源：貿(mào)澤電子）

QPC8020Q優(yōu)化用于需要高線性度和大功率處理能力的GSM、CDMA、WCDMA和LTE應(yīng)用，符合AEC-Q100 2級標(biāo)準(zhǔn)，兼容RFFE 2.0（52MHz寫入速度）。該器件插入損耗低，能夠在1.8V電壓下工作，工作頻率高達6GHz。

需要特別指出的是，QPC8020Q采用緊湊型1.1mm x 1.1mm、9引腳模塊封裝，并且在典型應(yīng)用中不需要隔直電容器，可用于實現(xiàn)較小的解決方案尺寸。

智能汽車，安全第一

當(dāng)前，各種產(chǎn)業(yè)扶持政策頻出，對智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展來說是持續(xù)利好。在此過程中，各種元器件的智能化都需要引入信息傳輸能力，給網(wǎng)聯(lián)汽車帶來多維度的安全挑戰(zhàn)，包括以元器件入手的近程攻擊，以4G/5G、Wi-Fi、移動App等為入口的中程攻擊，還有以O(shè)TA為入口的遠程攻擊。

因此，智能網(wǎng)聯(lián)汽車需要更高規(guī)格的網(wǎng)絡(luò)安全防護體系。貿(mào)澤電子銷售的電子元器件原廠授權(quán)、安全可靠，幫助智能網(wǎng)聯(lián)汽車抵御安全風(fēng)險。

相關(guān)技術(shù)資源

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Qorvo SP4T RFFE GSM大功率開關(guān)，了解詳情>>

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