基于车用计算机VC4的网关解决方案

通用开发平台

该通信网关 ECU 被视为汽车用户的通用开发平台。 这种类型的平台通常需要由多个 Arm® CPU 的集群来提供应用程序性能。

除此以外，该ECU还需要实现传统32位微控制器的实时性能，来承载典型的汽车通信接口和高达ASILD的安全性能。在过去，这需要在PCB板上混合多个芯片。现在使用R-Car S4，由一个芯片实现一切成为可能。这可以大大降低成本，并通过新的集成功能来提高处理性能。

上层软件兼容性

R-CAR S4解决方案使得开发人员可以重复使用现有R-CAR Gen3 SoC 和RH850 MCU 项目中超过80%的软件代码。支持的软件包包括各种驱动程序和基础软件，例如 Linux BSP 或 Hypervisor。

车用计算机VC4框图

VC4 基于完整的瑞萨芯片组。 核心是 R-Car S4 具有 8 个 Cortex®A55 内核、1 个 Cortex® R52 内核、2 个 RH850 G4MH，提供高达 27K DMIPS 应用程序性能以及 高于5.3K DMIPS 锁步实时性能。它包含一个 8MB SRAM存储，可在 G4MH 内核上以低延迟执行代码。拥有丰富的汽车接口选择，包括集成的 3 端口以太网交换机、16x CAN FD、8x LIN、4x SENT、1x FlexRay、2x PCIe V4.0，可实现车内的广泛连接。与强大的瑞萨 PMIC 组件 RAA271041 和 RAA271005 一起提供先进的电源控制，以支持始终开启、循环运行和挂起至 RAM 模式的极低功耗操作。当电池电压在启动瞬态下降低至 2.5V 期间，RAA271041 器件支持降压级。RAA271005 具有一个集成的 12 位 SAR ADC，用于监控外部信号。最后，高精度计时设备 RC21012 和 5P35023 将为所有设备提供精准的时钟。它是在网关、汽车服务器或区域控制应用程序中使用 R-Car S4 评估新 E/E 架构的理想平台。

主要特征：

基于 R-Car S4 SoC 的网关解决方案

符合汽车标准的组件（定时芯片和电源管理芯片）

高耐用性金属外壳

温度范围-40°C 至 85°C

输入电压范围 2.5V 至 40V

唤醒支持

片上实时时钟

接口

10BASE-T1S

100BASE-T1

1000BASE-T1

1000BASE-RH

2.5GBASE-T1

CAN/CAN FD

FlexRay

LIN

SENT

PCIe

模拟输入

Ecosystem合作伙伴网络：

得益于我们的R-CAR ecosystem合作伙伴网络，像这款车用计算机VC4这样的复杂设计是一个积极的案例，可以让所需的硬件以及软件解决方案以可承受的时间投入市场。

VC4由1000多个半导体零件和分立元件组成，如今在市场供应有限的情况下，拥有如此良好的合作伙伴网络是有益的。对于 VC4 的开发，我们有几个合作伙伴为我们提供技术和部件支持。Marvell 在高速以太网网络端口 1000BASE-T1 和 2500BASE-T1 上为我们提供了支持。 88Q4364 PHY 是一种收发器，它实现了 IEEE 802.3ch 标准定义的 2.5G/5G/10GBASE-T1的以太网物理层部分。对于这种高速通信，需要Epson提供的非常精确的计时设备。他们有一个用于汽车应用的晶体单元。

借助VC4，我们还首次将光学以太网接口集成到汽车评估板中。KDPOF 与我们共享了他们根据 IEEE 802.3bv 的 1000BASE-RH收发器，它也涵盖了我们正在研究的温度范围。光纤收发器需要一个特殊的接头将光纤连接到收发器的发光二极管，这是由 MD-Elektronik 提供的。除了新的高速接口，我们还引入了新的低速技术。 IEEE 开发了 10BASE-T1S 技术来满足 100Mbps 以下的速度需求。Microchip 提供带有 SPI 接口的特殊 10BASE-T1S 收发器，可轻松连接到 R-Car S4。该以太网接口需要一个共模扼流圈 （CMC） 用于信号耦合，由 TDK 提供。 Rosenberger 的 H-MTD 连接器提供了所有以太网连接器，特别是用于汽车，需要与主锁和辅助锁的可靠连接。 启动闪存由 Macronix 提供。 OctaBus™ Flash MX25UW51245G 具有高读取访问性能，可实现快速启动。 MX25UW51245G 独特的 Read-While-Write 功能有助于简化固件更新操作。 Linux 操作系统预置在合作伙伴 Western Digital 提供的高性能 UFS V3.1 内存上。

利用这一全面的合作伙伴组合，我们能够开发和批量生产 VC4。 然而，与硬件组件一样，拥有潜在合作伙伴以进行高质量软件开发也很重要。 我们与 Elektrobit 一起开发了一个软件框架，允许在 Autosar 工作流程中使用嵌入式以太网交换机。 借助在 EB Tresos Studio 中进行的扩展，对瑞萨电子提供的 BSW 和 MCAL 的适配，客户可以配置以太网 IP 路由规则。 这些规则由硬件中的 RSWITCH2 IP 处理，并在没有任何 CPU 交互的情况下实现低延迟路由。通过这些扩展，强大的以太网功能在操作中变得简单且用户友好。

作者：Adam Korbel， Tobias Belitz， Thorsten Hoffleit

审核编辑：郭婷