新一代车载T-Box集成以太网网关的控制方案解析

汽车电子发展迅速，娱乐及驾驶辅助系统的市场需求日益增长，传输带宽的需求也越来越大，汽车行业希望引进IEEE802.3以太网技术用于车载设备之间的通信。随着车内网络节点的增加，网关控制器变得极为重要。今天和大家介绍新一代车载T-Box集成以太网网关的控制方案。

以太网网关方案介绍

ZLG提供的车载以太网网关方案，见下图，采用恩智浦的MPC5748G单片机作为控制器，配合恩智浦SJA1105以太网交换机芯片组成网关控制模块，同时网关控制器也提供了丰富的传统车载网络的接口，网关模块可以轻松的实现传统车载网络的管理，可选用通信模块作为远程信息控制单元将网关与云端互联，实现数据管理、远程控制以及空中升级等功能。

图1 车载以太网网关方案

方案特点：

使用5端口汽车以太网交换机芯片，支持IEEE@音频视频桥接（AVB）和时间敏感网络（TSN）标准，每个端口都可以单独配置为10、100或1000 Mbit/s；

6路车载以太网接口，支持100 Mbit/s；

1路工业以太网，支持100 Mbit/s；

8路CAN通信，可连接外部不同总线节点；

1路LIN通信，支持扩展；

结合PMIC安全电源解决方案，提供稳定可靠的电源系统；

提供硬件设计指导和软件开发底层支持。

网关控制器芯片介绍

图2 网关控制器框图

专用的网关控制器MPC574xB/C/G MCU系列提供高度集成的单芯片安全解决方案，面向新一代中央车身控制、网关和工业控制应用。上图为控制器整体框图

芯片特性：

增强的低功耗功能提供更高能效的操作；

最多两个Power Architecture e200z4 32位内核，最多1个Power Architecture e200z2 32位内核；

最多6 MB Flash，具有纠错编码(ECC)功能，最高768 KB SRAM，带ECC；

18 x LIN Flex / 8 x FlexCAN支持CAN FD / 2 x ENET（1路为可选）；

1 x µSDHC / 4 x I²C / 3 x SAI / 4 x DSPI / 6 x SPI；

低功耗单元(LPU)模式；

3x模拟比较器，24个比较输入；

通过LPU模式下的高级CAN过滤、唤醒功能和可用性提供虚拟网络支持；

硬件安全模块(HSM)支持高级安全管理保护ECU免受各种攻击；

支持功能安全，使汽车安全系统更容易符合ISO 26262和ASIL更高等级；

故障采集与控制单元(FCCU)可采集故障信息，并根据严重性发出中断和复位命令。

以太网Switch芯片介绍

图3 Switch框图

SJA1105PEL/QEL/REL/SEL汽车千兆以太网交换机系列芯片扩展了SJA1105EL/TEL交换机芯片的功能，改进了安全特性，扩展了接口选项。上图为SJA1105整体框图。

芯片特性：

新的帧列表特性将交换机数据处理限制在已知源内，可防止转发错误或恶意数据；

更新后的接口提供了IO扩展电压选项和新的SGMII接口；

该交换机符合IEEE AVB。QEL和SEL版本支持扩展的TSN特性；

恩智浦AUTOSAR驱动程序和AVB SW协议栈。

调试转换板介绍

图4 TJA1101 Demo

为了便于用户在传统的网络节点上进行调试特意设计车载以太网和传统以太网的转换板TJA1101 Demo，用户不但可用此评估板作为TJA1101以太网PHY电路的参考设计，也可以使用此评估板在传统网络下进行车载以太网的调试。