不妨將一輛乘用車想象為多個電子控制單元(ECU)的集合，它們分布在汽車的各個位置并使用不同網絡相互通信。為實現車聯網(V2X)、自動駕駛和汽車電氣化而添加更多先進的汽車電子產品時，ECU數量和交換數據量也都會增加。

此外，ECU數量的增加還促進了網絡類型的多樣化，包括本地互聯網絡(LIN)、控制器局域網(CAN)以及諸如平板顯示器鏈路(FPD-Link)、PCI Express(PCIe)和以太網等高速網絡。

在域架構中，ECU可根據功能不同分為不同的域。但區域架構是一種按照ECU在汽車內的實際位置分類的新方法，并利用中央網關來管理通信。這種物理接近性可減少ECU之間的布線，從而節省空間并降低汽車重量，同時還能提高處理器速度。

域架構簡介

為了更好地了解域架構，可以首先了解根據功能將ECU分成的五個域，如表1所示。

表1：ECU通常分為五個域

ECU通過其自身域內部的特定和相關網絡進行通信和交換數據，同時還與域外的ECU通信。由于不同域采用不同的網絡，因此需使用網關作為通信橋梁。

圖1顯示了一輛采用基于域的網絡架構的汽車。在此圖中，有一個中央網關模塊連接到汽車內的不同域。每個域可執行多種功能。域控制器（例如動力總成）包含網關功能。此域網關在相關域的ECU之間以及該域與車輛其余部分之間支持數據通信。

域控制器還包含ECU，通常由多個ECU集成實現功能，幫助更大程度降低系統成本。TI的Jacinto?7處理器集成了Arm? Cortex? A-72內核來進行原始數據處理，集成了Arm Cortex R-5F進行實時控制，還集成了千兆位時間敏感網絡(TSN)和以太網交換機用于高速聯網。

圖1：域架構

區域架構簡介

如果把汽車比作房間，把ECU比作聚集在該房間內要討論不同話題的人，那么域架構的作用就相當于對這些人進行混亂分組，讓房間內這些人在各自的討論組中激烈討論。

區域架構根據ECU在汽車內的位置進行組織，并增加了一個車輛計算模塊。該車輛計算模塊是一個具有高處理能力的計算機，用于執行各種函數的所有計算。此架構還可以包含一個管理網絡流量的網關模塊。

圖2展示了汽車不同區域的區域模塊和相關的區域衛星模塊，以及中央網關和車輛計算模塊。TI的汽車用Jacinto DRA82x處理器針對網關系統量身定制，并具備在車輛內安全傳輸數據的功能。DRA82x處理器系列包括集成了PCIe交換機和千兆位TSN以太網交換機的器件，可用于計算平臺、中央網關和區域模塊。

可以使用CAN等低帶寬網絡在不同的區域模塊和中央網關/計算模塊之間進行通信。不過，以太網或PCIe等高速網絡也是不錯的選擇，因為它們在汽車工作溫度內具有高可靠性，可以平穩運行。

圖2：區域架構

區域架構的電源優勢

工程師還通過這種ECU重組來優化電源架構，特別是重新設計智能接線盒（也稱為配電模塊）后，可為車輛內的不同負載和ECU配電。配電盒在某種程度上特定于汽車型號，每個配電盒可為一組特定負載配電。

由于大多數配電盒設計均使用繼電器和保險絲，因此，如果需要更換保險絲，要求能夠輕松接觸到配電盒。在區域架構中，配電盒會經過適當布置，使每個區域都有自己的配電單元為其模塊供電。

圖3顯示了區域架構中的配電理念，您可以看到其中每個區域都集成了配電模塊和管理網絡流量和局部區域衛星的區域模塊。

圖3：區域架構中的配電模塊

另一個優勢是，整個車輛的配電模塊可以采用相似的設計。使用半導體解決方案（例如智能高側開關）而不是機械式繼電器和保險絲，可以實現更靈敏的配電模塊設計，使模塊更靠近負載，從而在需要更換時更便于觸及。

量身定制網關處理器為區域架構奠定基礎

結束語

隨著ECU數量的不斷增加，汽車網絡已經發展成了一種根據ECU執行功能對ECU分組的域架構，但這提高了網絡復雜性。汽車設計人員目前正在考慮使用基于區域的架構，這種架構的優勢在于其使用車輛計算模塊來控制車輛的功能。

利用這種全新的網絡架構，您可以優化車輛電源架構，特別是在每個區域安裝局部配電模塊以及用于管理網絡流量和區域衛星模塊的區域模塊。新型區域架構最終會實現線束電纜輕量化，從而提高內燃機車輛的燃油效率，并提高電池供電型電動車輛的行駛里程。

審核編輯：郭婷