擁抱互聯(lián)：汽車(chē)網(wǎng)關(guān)如何提升駕駛體驗(yàn)

          汽車(chē)供應(yīng)商和原始設(shè)備制造商正大力投資軟件研發(fā)工作，以期增加新的功能和特性，從而實(shí)現(xiàn)自主性、電氣化和連通性。但通過(guò)增加更多的電子控制單元（ECU）來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能是不可行的，因?yàn)檫@會(huì)加劇系統(tǒng)復(fù)雜性和成本增加。

          有兩種方法可整合和簡(jiǎn)化車(chē)輛中的ECU：使用域體系結(jié)構(gòu)或區(qū)域體系結(jié)構(gòu)。域體系結(jié)構(gòu)整合了支持汽車(chē)特定功能的ECU的子集，而區(qū)域體系結(jié)構(gòu)則基于其在汽車(chē)中的位置（例如：右前區(qū)）整合 ECU。盡管使用這兩種方法可以最小化系統(tǒng)復(fù)雜性并節(jié)約成本，但區(qū)域體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了處理過(guò)程，并有助于進(jìn)一步最小化車(chē)內(nèi)布線。

圖 1：將 DRA821U 用作汽車(chē)中的中央網(wǎng)關(guān)或區(qū)域網(wǎng)關(guān)的區(qū)域體系結(jié)構(gòu)

           為支持區(qū)域體系結(jié)構(gòu)，應(yīng)設(shè)有在特定位置內(nèi)的 ECU 之間維護(hù)現(xiàn)有的控制器局域網(wǎng)（CAN）和本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（LIN）通信的區(qū)域網(wǎng)關(guān)，同時(shí)還使用高帶寬千兆位以太網(wǎng)連接到中央網(wǎng)關(guān)和其他區(qū)域網(wǎng)關(guān)。

          汽車(chē)行業(yè)已顯現(xiàn)出：網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)支持和橋接多個(gè)接口至關(guān)重要。DRA821 處理器賦予網(wǎng)關(guān)靈活的車(chē)輛聯(lián)網(wǎng)功能，以管理車(chē)輛中爆炸式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量。其具有包括傳統(tǒng)型 CAN 和 LIN、高速 PCI Express 和支持時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò)（TSN）的以太網(wǎng)交換機(jī)在內(nèi)的豐富多樣的網(wǎng)絡(luò)接口，以支持區(qū)域體系結(jié)構(gòu)。

          當(dāng)利用區(qū)域體系結(jié)構(gòu)的其他功能時(shí)，在整合非安全關(guān)鍵和安全關(guān)鍵的 ECU 時(shí)可能會(huì)遇到限制。供應(yīng)商在增加功能的同時(shí)追求最大限度地降低復(fù)雜性，請(qǐng)務(wù)必牢記混合關(guān)鍵性（在一個(gè)芯片內(nèi)支持安全關(guān)鍵和非安全關(guān)鍵操作的功能）。對(duì)于網(wǎng)關(guān)，混合關(guān)鍵性有助于維持區(qū)域之間的有效網(wǎng)絡(luò)（例如與制動(dòng)系統(tǒng)通信的 ADAS 高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)計(jì)算模塊），同時(shí)還增加了云連通性等功能。

           TI 通過(guò)在 DRA821 處理器上使用大量的防火墻來(lái)實(shí)現(xiàn)混合關(guān)鍵性，以免受干擾。該器件總共具有四個(gè) Arm?Cortex?-R5F 微控制器（MCU）內(nèi)核，可支持具備時(shí)效性的任務(wù)的運(yùn)行，且可同步運(yùn)行以支持安全性。防火墻將這些MCU內(nèi)核以及 CAN/LIN、片上存儲(chǔ)器和芯片其余部分的雙數(shù)據(jù)速率接口連接起來(lái)，可支持安全關(guān)鍵功能。無(wú)需使用單獨(dú)的應(yīng)用處理器，您可利用與安全關(guān)鍵功能隔離的雙 Cortex-A72 內(nèi)核來(lái)管理與云連接等功能，以創(chuàng)建新的業(yè)務(wù)模型和更好的用戶體驗(yàn)，包括無(wú)線更新和預(yù)測(cè)性維護(hù)。利用 DRA821 的無(wú)干擾性能將關(guān)鍵功能和非關(guān)鍵功能分離開(kāi)來(lái)，鼓勵(lì)將創(chuàng)新功能集成到網(wǎng)關(guān)中，同時(shí)最大程度地降低了車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。

          在性能要求和功能不斷發(fā)展的同時(shí)，將總成本降至最低的目標(biāo)仍然保持不變。除功能安全所需的安全MCU外，網(wǎng)關(guān)還需要外部以太網(wǎng)交換機(jī)來(lái)支持新型車(chē)輛體系結(jié)構(gòu)。DRA821 可集成安全 MCU 和外部以太網(wǎng)交換機(jī)，以節(jié)省系統(tǒng)成本，同時(shí)還支持基于區(qū)域的車(chē)輛體系結(jié)構(gòu)，如“基于 Jacinto DRA821 處理器的汽車(chē)和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)參考設(shè)計(jì)”所示。

          憑借在汽車(chē)行業(yè)多年的經(jīng)驗(yàn)，我們知曉在不同性能點(diǎn)上擴(kuò)展客戶的軟件功能極其重要。重用軟件的能力使汽車(chē)供應(yīng)商可以最大程度地減少軟件研發(fā)并縮短上市時(shí)間，而不必從零開(kāi)始使用另一種處理器。DRA821 旨在為廣泛的中央、域或區(qū)域網(wǎng)關(guān)的車(chē)輛實(shí)現(xiàn)高級(jí)聯(lián)網(wǎng)。

          通往更安全、更清潔、更互聯(lián)的汽車(chē)之路還仍有許多挑戰(zhàn)。供應(yīng)商必須在不斷創(chuàng)新的同時(shí)管理不斷增長(zhǎng)的系統(tǒng)需求，同時(shí)還需意識(shí)到系統(tǒng)成本和復(fù)雜性。采用具有可擴(kuò)展特性的產(chǎn)品和評(píng)估模塊以啟動(dòng)軟件開(kāi)發(fā)，DRA821 這一片上系統(tǒng)可為功能豐富的車(chē)輛網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)帶來(lái)高效的聯(lián)網(wǎng)和混合關(guān)鍵性。