车联网t-凯发app官网登录

车联网t-box参考设计与产品凯发app官网登录的解决方案

在车联网应用中,t-box(车载通信终端)便是车联网的控制中枢,负责车辆的远程联机控管功能。艾睿电子(arrow)邀请到了业界的t-box应用供应商──恩智浦半导体(nxp)、威世科技(vishay)、莫仕(molex),在网络研讨会上共同探讨t-box应用的发展与相关的凯发app官网登录的解决方案。

艾睿电子推出经过验证的车联网参考设计

t-box在汽车市场的装机率也正在快速成长,已经从2018年的28.7%,提升到2019年的32.5%,预计2020年可达到43%,到2025年则将可达到95%的渗透率,成为汽车的标配,其市场驱动的关键因素来自于智能化,以及汽车软件升级服务的收入,另外5g的兴起也将催化车联网与自动驾驶的发展,5g v2x车联网将成为下一代的产品,同时信息安全也将变得更为重要。

欧盟于2019年9月、美国则于2019年11月通过c-v2x标准,中国也于2020年1月通过c-v2x为唯一的车联网通信标准,并开始将路侧单元(rsu)在全国各地展开小规模的布署,预计在2021年底,会有小规模的obu(4g c-v2x)进入汽车市场进行测试,估计在2021-2025年间,将是4g/5g结合c-v2x并存的时代,到了2025年,预计5g v2x才会展开大规模的布署,此时高精度的定位与地图在v2x实现时将显得更为重要。

若将车联网分成车、路、云三个部分,目前艾睿电子已经可以提供t-box、obu、rsu、摄像机的参考设计。

艾睿电子于2018年便推出t-box的参考设计硬件板,并于此基础于2020年推出4g c-v2x的obu(或rsu)参考设计硬件板,并计划在2021年下半年推出5g v2x的obu(或rsu)参考设计。目前4g c-v2x设计采用nxp的i.mx8qx应用处理器来处理v2x协议,应用了移远的ag35 ag15作为通讯模组,采用了s32k14x微控制器来处理信息交互,搭配了vishay的电源保护,以及采用超级电容做为备用电源的设计,同时也选用了molex的连接器与天线设计,来加强信号强度的俘获和确保连接的可靠性。

艾睿电子的4g c-v2x的obu(或rsu)由mcu底板,核心板,wi-fi模块板三个板子构成,mcu底板集成了4g(ag35)和c-v2x(ag15)通信模组和相关输入/输出接口,核心板集成了nxp i.mx8处理器并内嵌了v2x通讯协议栈软件sdk。艾睿电子的v2x可以提供免费与授权两种商业模式的v2x通信协议栈,协议栈已经通过工信部相关测试,并在无锡科研测试园区有实际部署测试,具备稳定的通信能力范围覆盖(500~800m),以及仅有50ms非常短的延时,软件分层设计、移植性强、开放性好。此外方案本身集成了高精度的定位设计,以及安全启动与空中固件下载(fota)功能,配备了云测试平台、应用程序,可提供给客户进行产品测试与仿真,以期快速地帮助客户实现产品化的落地。

nxp提供功能强大的车联网处理器与微控制器

nxp推出了一系列针对蜂巢式车联网(c-v2x)应用的微处理器(mpu)与微控制器(mcu),产品涵盖于i.mx系列产品,其中主要以i.mx 8dx产品系列,无论是从旧有的t-box产品升级,还是从零开始设计t-box产品,i.mx 8dx都是相当合适的soc。

i.mx处理器主要包含有最高端的imx 8quadmax、imx 8quadplus、imx 8dualmax,以及中端的imx 8quadxplus、imx 8dualxplus、imx 8dualx,还有最新推出的低成本版本imx 8dxl、imx 8sxl。

以最高端的imx 8quadplus/imx 8dualplus与中端的imx 8dualx相比,imx 8quadplus/imx 8dualplus拥有四个cortex-a35内核/两个cortex-a35、dram为32位的ddr3l/lpddr4、4k vpu、2个支持avb的千兆以太网、一个usb 3.0搭配一个usb 2.0,imx 8dualx则拥有两个cortex-a35内核,dram采用16位ddr3l/ddr4l、1080p vpu、一个千兆以太网搭配一个百兆以太网、两个usb 2.0接口。

新推出的i.mx 8dxl/sxl则省略了dsp内核,也不支持gpu、vpu,但在以太网上则有所强化,具有2个支持avb/tsn协议的千兆以太网,在安全性能上也有所提升,并采用较小的封装设计,可从八层板减少为六层板,也可以省去hdi板的设计,bom成本得以降低,若客户对usb 3.0有需求,则适合选择imx 8quadplus/imx 8dualplus。

为了配合新产品的i.mx 8dxl/sxl,nxp也推出搭配的电源管理芯片,以往是搭配pf8100或是pf8101,新产品则是搭配pf7100,提供更高的功率与效能,以及将emc最小化,且在尺寸上进行优化,并符合asil-b应用标准。

此外,nxp也推出搭配imx soc的s32k mcu,支持多种型号与规格,闪存从128k到8mb,sram从16k到1152k,edma最高可支持到32路,并有多种封装规格、安规支持可供选择。s32k3系列相较于s32k1系列,在效能上升级到m7内核,最多支持四个内核,频率升级到320 mhz,内存也从2mb升级到8mb,安全功能从不仅支持对称加密,也支持非对称加密,ota功能也支持a/b转换、固件版本回复等功能,支持的安规也从asil b升级到asil b/d,以太网也支持tsn与avb协议,以及8路can fd,并支持i3c接口与更快的传输速度,采用nxp专属的maxqfp封装,相较于lqfp封装,尺寸也缩小多达65%。

vishay的超级电容为车联网应用提供备用电源

何谓备用电源?便是当主要电源消失时,系统会切换使用备用电源以替补供电。车用备用电源,通常便是当车辆发生意外时,当主要电池停止工作,备用电源便可以替补上来,提供备用电力,处理像是存储数据或是传送数据到云平台等后续的工作,备用电源能否处理这些工作,便显得特别重要。

以一个12v输入,3.3v各别输出给nxp s32k144内核芯片与ag35 lte4g芯片工作的t-box为例,使用超级电容设计为备用电源时,共有两种设计方案,一种是将超级电容直接供应在12v处,由于超级电容一般是3v或2.7v,因此这种作法便需要将多个超级电容进行串联,以涵盖所有的电源,但如此一来,电容值便会下降。另一种做法,是将超级电容连接在内核的3.3v处,因为当事故发生时,大多数的系统都已经停止作业,因此只需要供应内核电源即可,且电容值也会更多,其成本较低、体积也会较小,其缺点则是可能有部分需要芯片需要进行升压。

以lte系统的运作为例,其最高的工作电压为3v,最低为2.5 v,每次放电为2a,需时500ms,依公式计算,每次脉冲需要71.4mv,若需要七个脉冲才能完成数据传送,则共需要500mv,3v减去500mv,刚好符合最低工作电压2.5v,依据公式计算,则需要采用14f电容值的超级电容。vishay有提供在线计算器,只要输入上述的相关参数,便可以知道需要采用多少电容值的超级电容,也可以直接连到相对应产品的数据表供参考。

超级电容也有两种电路设计方式,其中第一种方法是连接到系统的3.3v,第二种则跟电池并联,第一种方法,只要系统的3.3v存在,便可以帮超级电容充电,当主电源消失,超级电容便会接手放电直到降到2.5v,具有较大的电容值,当3.3v回复后,可以自动帮超级电容充电,因此不需要太多的人工维护,并具有较低的支撑电压;第二种方法则将超级电容与电池并联,因此需要串联较多超级电容,具有较小的电容值,与较高的支撑电压,体积也较大,且需要处理浪涌电源。

vishay针对v2x应用,主要提供两组超级电容系列,分别是220ed2c与230edlc-hv,220ed2c的额定电压为2.7v,230edlc-hv则为3v,提供从8f到60f的额定电容值,可于85℃下使用超过1000个小时,并可快速充放电,此外,通过ntc温度传感器与厚膜电阻加热,使超级电容可在低温下工作,并且都支持aec-q200车规认证。

molex fakra连接器提供稳固的车用连接器

针对车联网应用,必须采用稳固的连接器,才能保证系统的稳定工作,molex的fakra连接器便是最合适的凯发app官网登录的解决方案。从德文原意来看,fakra便是汽车专家的意思。fakra连接器源自于smb射频连接器接口,其对应名称与其他连接器不同,插座称之为公座,插头称之为母座。

在汽车中主要有四种信号连接器,其中的同轴连接便是采用fakra连接器,其他则还有光纤连接、电子遮蔽线连接(如usb、lvdc),以及无线连接(如天线)。fakra主要应用于地图及导航系统、电视及视频显示、数字信号广播、智能手机、免钥匙进入及启动、胎压侦测、方向盘/座椅预热、距离控制及自动煞停等系统的连接。

传统fakra汽车接线会采用11种颜色与对应代码,例如代码c是蓝色线,连接gps系统,代码e是绿色线,连接电视1信号线,常被用于倒车显影。新一代的fakra连接器则增加三种代码与颜色,分别是代码l是胭脂红、代码m为淡橘色,以及代码n为淡绿色,以便让设计车机的工程师有更多的选择,可用于各种新应用。

molex提供多种smb fakra连接器,包括一些pcb接头与电缆组装。molex从2002年起,便开始与第一阶的车机制造商成为长期凯发k8官网下载客户端中心的合作伙伴,并拥有广大的产品数据库,提供超过400种有效的品号,并支持高度客制化产品,像是四向fakra、二向fakra、防水fakra(ip-69k)、线材组装等,以满足客户不同的设计需求。

结语

车联网是当前最具潜力的市场应用之一,艾睿电子结合nxp、vishay、molex等厂家,提供经过验证、完整的凯发app官网登录的解决方案,将是有意进军车联网市场的最佳凯发k8官网下载客户端中心的合作伙伴,艾睿电子提供相关厂商的各种产品与技术服务,将可协助您快速抢占市场商机。

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