上汽飛凡R7智聯(lián)域控制器模塊TBOX的拆解分析

專欄介紹

本專欄將介紹智能汽車控制器的拆解分析，為讀者呈現(xiàn)最新的量產(chǎn)控制器的參考設(shè)計(jì)及選型方案。今天為大家分享的是上汽飛凡R7的智聯(lián)域控制器模塊-TBOX。

上汽飛凡R7的電子架構(gòu)是由零束研發(fā)的，共有智聯(lián)、智算、智駕、座艙四個(gè)域控制器。智聯(lián)域控即類似于傳統(tǒng)的T-box模塊。

一、T-BOX簡(jiǎn)介

TBOX全稱：Telematics Box，中文名:遠(yuǎn)程通信終端,是一種集成了智能信息處理和通信技術(shù)的汽車電子模塊，它能夠?qū)崿F(xiàn)車輛與外界的無線通信，為駕駛員和車輛提供各種便利與安全保障。智聯(lián)TBOX一般會(huì)安裝在車輛儀表盤的下方位置。通過TBOX和手機(jī)APP可以實(shí)現(xiàn)很多功能，如通過手機(jī)APP控制門開關(guān)、鳴笛閃燈、開啟空調(diào)、啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)等；還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程查詢車輛狀態(tài)，油箱剩余油量、電池電量、查詢車輛位置、查詢車輛是否上鎖等功能?？傊甌BOX給車主帶來了非常便利的出行體驗(yàn)。下面將從TBOX外殼、內(nèi)部電路及系統(tǒng)組成等方面為您解析上汽飛凡R7智聯(lián)-TBOX的神奇之處。

二、外殼及端子

2.1、外殼

如下圖TBOX的外殼由兩塊金屬件組成，正面金屬外殼帶有散熱槽設(shè)計(jì)

圖1 TBOX正面

圖2 TBOX背面

2.2、線束端子說明：

圖3 TBOX線束端子

TBOX上有電源、UART/CAN總先、以太網(wǎng)端口、4G/5G天線、和GPS天線等端子。

三、TBOX組成

TBOX主要由SOC芯片、MCU芯片、通信模塊、加密芯片、交換機(jī)芯片、存儲(chǔ)芯片、電源管理芯片和GNSS模塊組成。如下圖：

圖4 飛凡R7 TBOX組成思維導(dǎo)圖

各模塊功能及常用方案：

3.1、SOC芯片的作用及常用型號(hào)

SOC芯片是汽車TBOX中的重要組成部分，它負(fù)責(zé)處理車輛信息和實(shí)現(xiàn)各種功能。SOC芯片通常由多個(gè)核心組成，每個(gè)核心負(fù)責(zé)不同的任務(wù)，使得TBOX可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)任務(wù)的處理。常用的SOC芯片型號(hào)有恩智浦的IMX6和IMX8。這些芯片具有強(qiáng)大的計(jì)算和圖像處理能力，可以支持高清視頻的播放和實(shí)時(shí)圖像的分析，為TBOX提供了強(qiáng)大的計(jì)算和處理能力。

3.2、MCU芯片的作用及常用型號(hào)

MCU芯片是控制車輛各種傳感器和執(zhí)行器的重要部件，它負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛的狀態(tài)，并根據(jù)需要控制各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。常用的MCU芯片型號(hào)有英飛凌（Infineon）的TC2x和TC3x系列、恩智浦S32K14X和瑞薩R7F7X等。這些芯片具有高性能和低能耗的特點(diǎn)，可以滿足TBOX在車輛控制和監(jiān)測(cè)方面的需求。

3.3、通信模塊的功能及常用模塊型號(hào)

通信模塊是TBOX中實(shí)現(xiàn)車輛與外界通信的關(guān)鍵組件，它可以通過無線網(wǎng)絡(luò)連接到互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)車輛信息的傳輸和遠(yuǎn)程控制。常用的通信模塊型號(hào)有華為的ME909s、MH5000系列和移遠(yuǎn)AG35、AG550、AG520等。這些模塊支持5G、4G、3G網(wǎng)絡(luò)，移遠(yuǎn)AG520、AG550和華為的MH5000支持V2X，具有穩(wěn)定可靠的連接性能，能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制功能。

3.4、GPS模塊的功能及常用模塊型號(hào)

GPS模塊是TBOX中用于定位和導(dǎo)航的關(guān)鍵部件，它能夠接收衛(wèi)星信號(hào)，并通過定位算法計(jì)算出車輛的準(zhǔn)確位置。常用的GPS模塊型號(hào)有：和芯星通UM960、UM982和ublox的ZED-F9K、ZED-F9P、ZED-F9H等。這些模塊具有快速定位、高精度和穩(wěn)定性的特點(diǎn)，能夠滿足TBOX在導(dǎo)航和定位方面的需求。

3.5、交換機(jī)芯片的功能及常用芯片型號(hào)

交換機(jī)芯片是TBOX中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和通信的重要部件，它可以實(shí)現(xiàn)車輛內(nèi)各個(gè)子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和交互。常用的交換機(jī)芯片型號(hào)有博通（Broadcom）的BCM89x系列和MARVELL 88Q5050等系列。這些芯片具有高帶寬和低延遲的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的數(shù)據(jù)傳輸和實(shí)時(shí)的系統(tǒng)交互。

3.6、加密芯片的功能及常用芯片型號(hào)

加密芯片是TBOX中保證數(shù)據(jù)安全和防止惡意攻擊的關(guān)鍵組件，它可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密，并實(shí)現(xiàn)訪問控制和身份認(rèn)證的功能。常用的加密芯片型號(hào)有infineonSLE 95250SLS32系列、Maxim DS28E25系列和上海芯鈦的TTM2000、TTM3000系列。這些芯片具有高級(jí)加密算法和安全性能，能夠保護(hù)TBOX中的數(shù)據(jù)免受非法獲取和篡改。

四、飛凡R7 TBOX分析

飛凡R7 TBOX組成框圖：

圖5 飛凡R7的TBOX組成圖

圖6 PCB正面圖

圖7 PCB反面圖

圖8 PCB側(cè)面圖

4.1、SOC-恩智浦 MIMX8QX6AVLFZAC

圖8 MIMX8QX6AVLFZAC實(shí)物圖

恩智浦 MIMX8QX6AVLFZAC簡(jiǎn)介

i.MX 8X系列處理器基于高度集成，可 支持圖形、視頻、圖像處理和語音功能，能夠滿足安全認(rèn)證和高能效方面的需求。適合的應(yīng)用包 括工業(yè)自動(dòng)化和控制、HMI、機(jī)器人、樓宇控制、汽車儀表盤、視頻/音頻、車載信息娛樂系統(tǒng)和 車載信息服務(wù)等。

圖9 i.MX 8X框圖

特征：

4.2、MCU-瑞薩 R7F7015833

圖10 R7F7015833 實(shí)物圖

R7F7015833 即為瑞薩車規(guī)級(jí)芯片RH850。RH850產(chǎn)品組合圖:

RH850簡(jiǎn)介：

RH850/C1M-Ax 微控制器配備 RH850 系列 G3MH（C1M-A2 為雙核）CPU 內(nèi)核（C1M-A1 工作頻率為240MHz、C1M-A2 工作頻率為 320MHz），擁有出色的處理能力。除 ROM、RAM 和 DMA 外，這款微控制器還內(nèi)置多種定時(shí)器（如電機(jī)控制定時(shí)器）、多種串行接口（如 CAN，其中 CAN FD 兼容）、12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 (ADC)、可將旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字角度信息的 R/D 轉(zhuǎn)換器 (RDC3A) 、CPU 以及并行電機(jī)控制單元 (EMU3) 等，還配備有適用于 HEV/EV 電機(jī)控制的多種外圍功能。此外，C1M-A2 可以同時(shí)控制兩個(gè)電機(jī)。

RH850特性：

4.3、5G+V2X模塊-移遠(yuǎn) AG550

AG550簡(jiǎn)介:

AG55xQ 是移遠(yuǎn)通信開發(fā)的一系列車規(guī)級(jí) 5G NR Sub-6 GHz 模塊，支持 5G NR 獨(dú)立組網(wǎng)（SA）和非獨(dú)立組網(wǎng)（NSA）模式。采用 3GPP Rel-15 技術(shù)，該模塊在 5G NSA 模式下最高可支持 2.4 Gbps 下行速率和 550 Mbps 上行速率，在 LTE-A 網(wǎng)絡(luò)下最高可支持 1.6 Gbps 下行速率和 200 Mbps 上行速率。通過其 C-V2X PC5 直通通信功能（可選），AG55xQ 可廣泛應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)智能汽車、自動(dòng)駕駛和智能交通系統(tǒng)的建立提供可靠解決方案。同時(shí)，該模塊支持雙卡雙通（可選）和豐富的功能接口，為客戶開發(fā)應(yīng)用提供了極大的便利。其卓越的 ESD 和 EMI 防護(hù)性能，確保其在惡劣環(huán)境下的強(qiáng)大魯棒性。

AG55xQ 包含 AG550Q（5G + DSSS + C-V2X）、AG551Q（5G + DSSS）、AG552Q（5G + DSDA）和 AG553Q（5G +DSDA + C-V2X）四個(gè)系列；為滿足不同的市場(chǎng)需求，各系列分別包含多個(gè)型號(hào)：AG55xQ-CN、AG55xQ-EU、AG55xQ-NA 和 AG55xQ-JP。同時(shí)，各系列模塊向后兼容現(xiàn)有的 GSM、UMTS 和 LTE 網(wǎng)絡(luò)，因此在目前沒有部署5G NR 網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)以及沒有 3G/4G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)均可實(shí)現(xiàn)連接。

AG550特點(diǎn)：

·符合 IATF 16949 及 APQP、PPAP 等汽車行業(yè)質(zhì)量管理流程要求基于高通 SA515M 芯片（符合 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)）而開發(fā)的車規(guī)級(jí)解決方案

·5G NR Sub-6 GHz 模塊，支持獨(dú)立組網(wǎng)和非獨(dú)立組網(wǎng)模式

·向下兼容 4G（Cat 19）/3G/2G 網(wǎng)絡(luò)

·MIMO 技術(shù)滿足無線通信系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)速率和連接可靠性的要求

·可選 C-V2X PC5 Mode 4 直通通信

·可選雙卡雙通技術(shù)（DSDA），滿足客戶不同應(yīng)用需求

·可選單頻 GNSS、雙頻 GNSS、PPE（RTK）和 GNSS/QDR 組合導(dǎo)航解算，滿足不同環(huán)境下對(duì)定位精度和速度的不同程度需求

·增強(qiáng)功能特性：DFOTA、VoLTE、QuecOpen、高安全性等

·超寬工作溫度范圍（-40 °C ~ +85 °C）、+95 °C 以下 eCall 應(yīng)用、優(yōu)越的抗電磁干擾能力滿足車載及其他惡劣環(huán)境下的應(yīng)用需求

4.4、加密芯片-芯鈦 TTM2000A11

芯鈦 TTM2000A11簡(jiǎn)介：

Mizar TTM2000是一款面向汽車電子領(lǐng)域的靈活、可靠、安全、合規(guī)的加密芯片產(chǎn)品。該產(chǎn)品針對(duì)車聯(lián)網(wǎng)V2X應(yīng)用安全進(jìn)行了專門的開發(fā)設(shè)計(jì)，能夠完全滿足C-V2X和DSRC等應(yīng)用場(chǎng)景所需的消息認(rèn)證性能、安全證書管理等需求。

TTM2000特點(diǎn)：

4.5、交換機(jī)芯片-MARVELL 88Q5050

Marvell 88Q5050簡(jiǎn)介:

Marvell 88Q5050 是一款 8 端口、高安全性車載千兆以太網(wǎng)交換芯片，是完全符合 IEEE802.3 和 802.1 車規(guī) 標(biāo)準(zhǔn)，具備高級(jí)安全功能以防范網(wǎng)絡(luò)威脅（如黑客和拒絕服務(wù) (DoS) 攻擊）。該 8 端口以太網(wǎng)交換芯片有 4 個(gè)固定的 IEEE 100BASE-T1 端口，以及 4 個(gè)可配置端口,其可選擇性包括 1 個(gè) IEEE 100BASE-T1、1 個(gè) IEEE 100BASE-TX、2 個(gè) MII/RMII/RGMII、1 個(gè) GMII 端口和 1 個(gè) SGMII 端口。該 交換芯片提供本地和遠(yuǎn)程管理功能，用戶可輕松訪問和配置該設(shè)備。通過 AEC-Q100 等級(jí) 2 認(rèn)證，此方案采用了 Marvell 針對(duì)車載以太網(wǎng)芯片安全根源而設(shè)計(jì)的最高硬件安全功 能，以防止對(duì)車輛中數(shù)據(jù)流的惡意攻擊或危害。該款先進(jìn)的交換芯片采用深度包檢測(cè) (DPI) 技術(shù)和安全啟動(dòng)功 能，以提供業(yè)內(nèi)最安全的車載以太網(wǎng)交換機(jī)。所有以太網(wǎng)端口都支持地址黑名單和白名單功能，以進(jìn)一步提高其 安全性。

框圖

特點(diǎn)

4.6、存儲(chǔ)芯片

eMMC三星 8G KLM8G1GEUF

DDR4三星 2G K4F6E3S4HM

①、KLM8G1GEUF

三星eMMC是以BGA封裝形式設(shè)計(jì)的嵌入式MMC解決方案。eMMC操作與MMC設(shè)備相同，因此是使用MMC協(xié)議v5.1（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行簡(jiǎn)單讀寫。

eMMC由NAND閃存和MMC控制器組成。NAND區(qū)域（VDDF或VCC）需要3V電源電壓，而1.8V或3V雙電源MMC控制器支持電壓（VDD或VCCQ）。三星eMMC支持HS400以提高順序帶寬，特別是順序讀取性能。

使用eMMC有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。它易于使用，因?yàn)镸MC接口允許與任何帶有MMC主機(jī)的微處理器輕松集成。

由于嵌入式MMC控制器將NAND技術(shù)與主機(jī)隔離，因此NAND的任何修訂或修正對(duì)主機(jī)來說都是不可見的。這導(dǎo)致更快的產(chǎn)品開發(fā)和更快的上市時(shí)間。

②、DDR4三星 2G K4F6E3S4HM

K4F6E3S4HM-THCL是一款多功能LPDRAM，移動(dòng)解決方案的理想之選三星的 LPDDR4是一款突破性產(chǎn)品，不但數(shù)據(jù)傳輸速度更快，而且能耗更低，從而為超薄設(shè)備、人工知能 (AI)、虛擬現(xiàn)實(shí) (VR) 和可穿戴設(shè)備提供了更多設(shè)計(jì)方面的選擇。

特點(diǎn)：

·雙數(shù)據(jù)速率架構(gòu)；每個(gè)時(shí)鐘周期兩次數(shù)據(jù)傳輸

?雙向數(shù)據(jù)選通器（DQS_t、DQS_c），與接收器捕獲數(shù)據(jù)時(shí)使用的數(shù)據(jù)一起發(fā)送/接收

?差分時(shí)鐘輸入（CK_t和CK_c）

?差分?jǐn)?shù)據(jù)選通器（DQS_t和DQS_c）

?輸入正CK邊的命令和地址；DQS的兩個(gè)邊緣參考的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)掩碼

?每個(gè)模具2個(gè)通道組成

?每個(gè)通道8個(gè)內(nèi)部銀行

?DMI引腳：正常寫入和讀取操作時(shí)的DBI（數(shù)據(jù)總線反轉(zhuǎn)），DBI關(guān)閉時(shí)用于屏蔽寫入的數(shù)據(jù)屏蔽（DM）

-DBI打開時(shí)屏蔽寫入的DQ 1的計(jì)數(shù)#

?突發(fā)長度：16，32（OTF）

?突發(fā)類型：連續(xù)

?讀寫延遲：請(qǐng)參閱表64 LPDDR4 AC時(shí)序表

?每個(gè)突發(fā)訪問的自動(dòng)預(yù)充電選項(xiàng)

?可配置的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度

?刷新和自刷新模式

?部分陣列自刷新和溫度補(bǔ)償自刷新

?寫入調(diào)配

?CA校準(zhǔn)

?內(nèi)部VREF和VREF培訓(xùn)

?基于FIFO的寫/讀訓(xùn)練

?MPC（多用途指揮）

?LVSTL（低壓擺動(dòng)端接邏輯）IO

?VDD1/VDD2/VDDQ:1.8V/1.1V/1.1V

?VSSQ終端

?無DLL:CK到DQS不同步

?邊緣對(duì)齊的數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)輸入中心對(duì)齊的寫入訓(xùn)練

?刷新率：3.9us

4.7、GNSS模塊-UBLOX ZED-F9K-00B

ZED-F9K簡(jiǎn)介

ZED-F9K模塊采用u-blox F9 GNSS平臺(tái)，為最具挑戰(zhàn)性的汽車用例提供連續(xù)分米級(jí)的定位精度。LAP 1.30支持L1/L2/E5B和L1/L5頻段均可實(shí)現(xiàn)最大的靈活性、衛(wèi)星可用性和安全性。復(fù)雜的內(nèi)置算法巧妙地融合了IMU數(shù)據(jù)、GNSS測(cè)量、車輪滴答聲，以及車輛動(dòng)力學(xué)模型，以識(shí)別單獨(dú)的GNSS將失效的車道。模塊本機(jī)支持u-box PointPerfect GNSS增強(qiáng)服務(wù)。它提供多種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)

和IMU輸出并行，以支持所有可能的架構(gòu)，包括一個(gè)50 Hz的傳感器保險(xiǎn)絲具有非常低延遲的解決方案。它還實(shí)現(xiàn)了高級(jí)實(shí)時(shí)應(yīng)用，如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，而優(yōu)化的多波段和多星座能力使可見光的數(shù)量最大化衛(wèi)星，即使在城市條件下。該設(shè)備是一個(gè)獨(dú)立的解決方案，可提供盡可能好的系統(tǒng)性能。

審核編輯：湯梓紅