汽车智能化发展如火如荼，车内联网技术如何应对？
发布时间：2023-3-10 09:38
发布者：eechina
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来源：贸泽电子 智能网联汽车 近年来，智能网联汽车的发展速度不断换挡，如今已成为汽车产业创新发展的重要方向，并直接影响到消费者购车的意愿。作为智能网联汽车的重要技术路线之一， 车联网建设也受到了广泛的关注。国家工信部相关政策中明确指出，到2030年，我国要全面形成能够支撑实现单车智能和网联赋能协同发展的智能网联汽车标准体系。在政策、产业、市场全方位驱动下，我国车联网已经从导入阶段全面进入爆发阶段。 根据国家发改委的预测数据，到2025年，全球联网汽车数量将接近7,400万台，其中中国的联网汽车数量将达到2,800万辆。在车联网方面，车内网与车间网、车云网是三大主要的组成部分。那么，随着汽车智能化水平不断提升，对车内网将相应地提出哪些新地要求和挑战呢？ 汽车智能化需要怎样的车内网 作为车联网的其中一个分支，参考图1这张丰田汽车在技术博文中分享的图片，能够看到，车内网主要解决的是端系统的器件互联——传感器、MCU和域控制器之间的互联互通，所遵循的网络标准包括CAN、LIN、FlexRay、MOST、以太网等。 
图1：车内网连接形态 (图源：丰田汽车） 不过，随着智能汽车的高速发展，车内网也在悄然地发生着变化。 · 传统汽车的车内网主要依靠CAN、LIN等物理总线，其中CAN是传统汽车广泛运用的通信技术，传输带宽可以达到1Mbps。 · 部分传统中高端车采用成本高昂的FlexRay总线，这种技术的最大带宽能够达到20Mbps，能够支持更多的网络拓扑形式。 · MOST总线和LVDS技术主要应用于汽车多媒体和摄像头数据传输等。 这些传统汽车所采用的总线技术或者通讯技术都有一个弊端，那就是需要大量的物理线缆。随着汽车智能化功能模块的增加，这些技术在部署、成本和重量等方面都遇到了瓶颈。 车载以太网则是解决这些问题的有效手段，也能够更好地顺应智能网联汽车的发展。因此，智能网联汽车给车内网带来的第一个显著的改变，就是汽车总线从传统物理总线陆续过渡到无线局域网。 车载以太网是一种用以太网连接车内电子单元的新型局域网技术，和传统的物理总线相比，车载以太网能够通过单对非屏蔽双绞线实现100Mbit/s甚至1Gbit/s的数据传输速率，因此能够在线束重量和复杂度方面给智能汽车带来很大的帮助。 目前，车载以太网已经逐渐走过子系统级别和架构级别，进入域级别，也就是第三发展阶段，在底盘域、车身域、座舱域、智驾域等各个域控系统中作为骨干网络。 除了改变车载总线，智能汽车也让单车搭载的网络技术更加丰富，其中车载4G和Wi-Fi已经成为很多汽车品牌的智能车标配。随着5G基础设备的完备，车载5G也在加速普及。在部署方式上，大部分车企都选择通过无线网络模块内置SIM卡的方式实现车载5G连接，不仅能够更好地支持OTA升级。支持车主手机和汽车互联，同时数字广播+5G也是车载信息娱乐系统重要的升级方向。 当然，车载以太网和车载5G等车内网配置的增加，也带来了一个不小的挑战，那就是安全问题。这一问题主要分为两个方面： 1.车载网络及行驶安全 首先是车载网络如何帮助智能汽车实现行驶安全。NXP在《超越ISO和ASIL的车辆安全性：以太网网络组件如何增强自动驾驶汽车的安全性》白皮书中提到，一旦计算机掌握了控制权，通信路径的可用性对于发生故障后允许继续运行的系统而言至关重要。因此，车辆安全性要求将功能安全性与可靠性相结合。在白皮书中，NXP指出，汽车网络IC能够在预防故障、预测故障、应对故障方面，通过确保车内通信服务的可用性来提高车辆服务可用性，进而提升安全性。 2. 信息安全 其次是信息安全问题。在我国，车联网安全已经写入法律。国内第一部车联网法规《无锡市车联网发展促进条例》对车联网安全问题进行了明确的规范，并通过建立集态势感知、风险预警、应急处置和联动指挥为一体的网络安全支撑平台，推进车联网网络安全监测。相信随着智能网联汽车的普及，会有更多的法律法规出现，来保障汽车信息安全。 毫无疑问，要构建安全可靠的网联汽车方案，离不开高性能的电子元器件的支持，这也是贸泽电子带给整个行业的赋能价值。接下来，我们就为大家推荐几款贸泽电子在售的，可用于构建车内网方案的元器件方案。 保障“零缺陷”的功能安全程序 上述内容我们已经提到，随着智能网联汽车的高速发展，汽车对网联安全的要求越来越高，尤其是涉及到汽车行驶安全方面，更是要以“路上零事故”来严格要求，毕竟行车安全无小事 那么，首先我们就为大家详细介绍NXP SafeAssure功能安全程序，大家可以在贸泽电子官网通过查询料号SJA1105ELY，在器件详情页里看到相关信息。 SafeAssure是一套综合程序，属于NXP SafeAssure计划的一部分，该计划希望通过人员、流程、合作伙伴和产品四大支柱让用户的方案设计达到安全完整性级别。SafeAssure方案简化了系统级功能安全要求，支持功能安全、车辆安全性、设备可靠性三大关键领域，可加快产品上市，提高可扩展性。 
图2：SafeAssure计划四大支柱（图源：NXP） NXP SafeAssure计划实施Vision Zero（路上零事故）政策，实现从设计到制造质量零缺陷，确保产品满足安全应用的严格要求。用户可以通过使用NXP功能安全产品和配套资料，简化用户方案的ISO 26262合规。如下图3所示，这些NXP产品都符合ISO 26262标准，按照“BCAM7”流程开发，并通过TÜV SÜD认证。 
图3：SafeAssure产品组合（图源：NXP） 通过这些产品和资料，能够帮助汽车产业链打造出安全关键型汽车应用。 全面支持车联网创新的网络处理器 车联网市场规模发展趋势 当前，车联网创新可谓日新月异。根据普华永道发布的《车联网产业发展洞察》报告，我国车联网市场规模有望从2021年的2,126亿元增长到2026年的8,000亿元，五年增长近3倍。在此过程中，必将涌现出大量的车联网创新应用，不断提升汽车的智能化水平。 下面，我们为大家介绍的是一款来自NXP的S32G2汽车网络处理器，贸泽电子官网该器件的料号为S32G274AABK0VUCT，该器件可以用于实现下一代汽车网关和架构。 
图4：S32G2汽车网络处理器（图源：贸泽电子） S32G2汽车网络处理器设计用于充分发挥车辆数据的潜力，结合了ASIL D等级安全性、高性能实时和应用处理，以及网络加速功能，可以用于支持新型汽车架构的需求，包括服务型网关、域控制器、区域处理器、安全处理器等。 在产品参数方面，S32G2汽车网络处理器基于四核Arm Cortex-A53和三路双核锁步Cortex-M7打造，搭载以太网数据包转发引擎（PFE）、低延迟通信引擎（LLCE）、硬件安全引擎（HSE）三大硬件加速器，用于网络加速和功能安全。和以往的汽车网关设备系列相比，S32G2汽车网络处理器的性能和网络达到10倍以上。并且，这些网络处理器的集成度非常高，支持4GB DDR3L/LPDDR4 DDR和NOR/NAND闪存，提供CAN/CAN FD、LIN、FlexRay接口，还有千兆以太网网络接口（4个）、PCI Express Gen 3.0（2 x 2通道）等接口资源，丰富的资源可以为OEM带来收入、降低成本，同时提供新的车辆体验。 
图5：S32G2汽车网络处理器系统框图（图源：NXP） 除了丰富的硬件资源，NXP围绕S32G2汽车网络处理器还提供了丰富的软件支持，包括Linux BSP、FreeRTOS、集成参考示例等参考软件；S32实时驱动程序（RTD）、安全外设驱动程序（SPD）、跨平台通信框架（IPCF）等标准软件；以及S32信息安全和S32功能安全等高级软件。 可实现小型方案的GSM大功率开关 随着汽车智能化水平的提高，车载网络也变得越来越丰富，但同时也带来了一个问题，那就是更多的功能单元和集成，对汽车内部空间是一个挑战。下面，我们为大家介绍的便是一款可用于实现小尺寸方案的SP4T RFFE GSM大功率开关，来自制造商Qorvo，贸泽电子官网该器件的料号为QPC8020QTR13。 
图6：QPC8020Q SP4T RFFE GSM大功率开关（图源：贸泽电子） QPC8020Q优化用于需要高线性度和大功率处理能力的GSM、CDMA、WCDMA和LTE应用，符合AEC-Q100 2级标准，兼容RFFE 2.0（52MHz写入速度）。该器件插入损耗低，能够在1.8V电压下工作，工作频率高达6GHz。需要特别指出的是，QPC8020Q采用紧凑型1.1mm x 1.1mm、9引脚模块封装，并且在典型应用中不需要隔直电容器，可用于实现较小的解决方案尺寸。 智能汽车，安全第一 当前，各种产业扶持政策频出，对智能网联汽车发展来说是持续利好。在此过程中，各种元器件的智能化都需要引入信息传输能力，给网联汽车带来多维度的安全挑战，包括以元器件入手的近程攻击，以4G/5G、Wi-Fi、移动App等为入口的中程攻击，还有以OTA为入口的远程攻击。 因此，智能网联汽车需要更高规格的网络安全防护体系。贸泽电子销售的电子元器件原厂授权、安全可靠，帮助智能网联汽车抵御安全风险。 相关技术资源 NXP SafeAssure功能安全程序，了解详情>> NXP S32G2汽车网络处理器，了解详情>> Qorvo SP4T RFFE GSM大功率开关，了解详情>> |
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