基于多CPU架構(gòu)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)T-BOX設(shè)計(jì)

李翔

摘 要 汽車(chē)車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)日益普及，作為車(chē)聯(lián)網(wǎng)的核心組成節(jié)點(diǎn)的車(chē)載T-BOX所承載的業(yè)務(wù)也日益復(fù)雜。文章介紹了一種針對(duì)車(chē)載T-BOX的多CPU系統(tǒng)架構(gòu)，并對(duì)該系統(tǒng)的特點(diǎn)和性能進(jìn)行了描述和總結(jié)。

關(guān)鍵詞 車(chē)聯(lián)網(wǎng);T-BOX;系統(tǒng)架構(gòu)

汽車(chē)車(chē)聯(lián)網(wǎng)搭載率越來(lái)越高，為汽車(chē)帶來(lái)越來(lái)越精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)從而減少安全問(wèn)題及提高駕駛舒適度。其中T-BOX作為車(chē)聯(lián)網(wǎng)的核心組成節(jié)點(diǎn)，其所承載的業(yè)務(wù)主要功能從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)上傳等傳統(tǒng)功能逐步擴(kuò)展出OTA遠(yuǎn)程升級(jí)、遠(yuǎn)程鎖車(chē)、排放數(shù)據(jù)監(jiān)控、藍(lán)牙控車(chē)等眾多新的應(yīng)用功能。同時(shí)針對(duì)其車(chē)載的應(yīng)用場(chǎng)景，需要保持低功耗、體積小的特點(diǎn)。

要求符合標(biāo)準(zhǔn)：

（1）GB/T 32960-2016 電動(dòng)汽車(chē)遠(yuǎn)程服務(wù)與管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

功能描述：

①支持2G/3G/4G;

②3路can;

③支持拓展藍(lán)牙;

④支持六軸陀螺儀;

⑤性能上完全符合GB/T32960;

⑥自適應(yīng)12V與24V系統(tǒng);

⑦具備低壓關(guān)斷以及防極性反接功能。

為了滿足T-BOX業(yè)務(wù)日益增加且訂制功能眾多的場(chǎng)景，作者設(shè)計(jì)了一款基于多CPU的T-BOX硬件架構(gòu)[1]。

1架構(gòu)系統(tǒng)

T-BOX終端采用主、備CPU管理模式，主CPU為內(nèi)置在4G模塊（U9507C）內(nèi)的高通MDM9628芯片，備CPU為NXP公司的FS32K144UFT0VLLT芯片。系統(tǒng)架構(gòu)框圖如下：

2CPU系統(tǒng)

T-BOX采用雙MCU模式，兩者之間通過(guò)SPI總線（速率可達(dá)20Mbps以上）連接，連接方式如下：

（1）NXP FS32K144為一款車(chē)規(guī)級(jí)的MCU，在高速運(yùn)行模式（HSRUN）下，可承受的工作溫度范圍為-40℃～105℃;在正常運(yùn)行模式（RUN）下，可承受的工作溫度范圍為-40℃～125℃;內(nèi)含ARMTM Cortex-M4F，32位CPU。

（2）高通CPU MDM9628內(nèi)含3個(gè)處理器，分別為：應(yīng)用側(cè)處理器ARM Cortex A7，主頻可達(dá)1.2GHz，作為應(yīng)用處理器;Modem系統(tǒng)處理器QDSP6，主要負(fù)責(zé)低功率音頻信號(hào)處理和基帶信號(hào)處理，主頻可達(dá)691MHz;電源管理處理器Cortex M3，主頻可達(dá)100MHz，負(fù)責(zé)整個(gè)模塊的電源管理。

（3）FS32K144與MDM9628之間通過(guò)高速串口通信，F(xiàn)S32K144通過(guò)SPI向MDM9628上報(bào)各種CAN報(bào)文、開(kāi)關(guān)量、GPS定位信息、加速度傳感器信息等;MDM9628通過(guò)SPI向FS32K144下發(fā)各種配置信息，如：定時(shí)喚醒周期、CAN過(guò)濾表、CAN采樣間隔等。

（4）高通CPU MDM9628是一款車(chē)規(guī)級(jí)的處理器。

（5）高通MDM9628作為主CPU，NXP FS32K144作為副CPU。

（6）4G 模塊SPI工作模式為Master， FS32K144SPI工作模式為Slave。

34G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

U9507C是一款適用于FDD-LTE、TDD-LTE、TD-SCDMA、UMTS、EDGE、GPRS、GSM、EVDO、CDMA全網(wǎng)通的4G模塊，內(nèi)含高通CPU MDM9628，芯片內(nèi)含的應(yīng)用側(cè)處理器ARM Cortex A7主頻可達(dá)1.2GHz;下圖是MCU FS32K144與4G模塊的通信控制邏輯圖如下：

4G模塊是一款開(kāi)放CPU的通信模塊，主要承擔(dān)聯(lián)網(wǎng)、信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)、語(yǔ)音播報(bào)、聲音采集等功能。

MCU FS32K144可以通過(guò)發(fā)出控制信號(hào)給4G模塊的WAKE UP IN 引腳，使其進(jìn)入待機(jī)狀態(tài);處于待機(jī)狀態(tài)的4G模塊可以通過(guò)短信或振鈴信號(hào)喚醒，同時(shí)通過(guò)WAKE UP OUT引腳向MCU FS32K144發(fā)出中斷信號(hào)，通知對(duì)方進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

MCU FS32K144可以通過(guò)控制引腳控制DC/DC，給4G模塊斷電，使4G模塊進(jìn)入關(guān)機(jī)模式。同樣，MCU亦可通過(guò)DC/DC給4G模塊上電，使4G模塊開(kāi)機(jī)。

4G模塊與MCU通過(guò)SPI連接進(jìn)行正常通信。

IHU通過(guò)USB連接4G模塊，直接上網(wǎng)，不需要通過(guò)MCU FS32K144。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文設(shè)計(jì)了一款多CPU架構(gòu)的T-BOX硬件設(shè)計(jì)。通過(guò)該架構(gòu)能夠滿足日益增長(zhǎng)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 魏如秋.車(chē)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用分析研究[J].價(jià)值工程，2018，（8）：182-184.