第一解决方案描述
在传统的汽车架构中,系统使用分布式汽车电子电气架构(EEA),车辆中的ECU通过CAN或LIN总线连接在一起。随着人们对汽车安全性、效率和舒适性要求的提高,汽车的电子化程度迅速发展,汽车上的ECU数量也迅速增长。汽车上基本上有几十个ECU,有些甚至达到了最高水平。数百年来,分布式体系结构受到了挑战。大量的ECU单元导致电子软件开发的复杂性显著增加,开发人员开始追求模块化、便携化和易于管理的架构。
为了满足现代汽车的需求,提出了领域的概念。汽车被划分为多个域进行管理,以形成汽车网络架构。主要分为车身域、动力域、底盘域、ADAS域、外部网络域和信息娱乐域。不同域之间的通信已成为一项重要功能,这是域控制器DCU(domain Control Uint)的概念。
当当前域交换信息并与其他域通信时,域控制器成为外部通信的桥梁。因此,域控制器内核需要强大的硬件计算能力,消息交换的安全性更为重要。丰富的通信接口使总线消息的交换变得容易。恩智浦MPC5744P是一款双核Lockstep PowerPC e200z4核,主频为200MHz,ISO-26262 ASIL-D等级,适用于汽车功能安全。
二、设计硬件设计架构
主平台的选择
该车辆域控制器应用解决方案的主要平台是NXP MPC5744P,其主频为200MHz,外围资源丰富。使用该平台的原因是ASIL D的功能安全级别和丰富的外围资源可以促进后期车辆功能。扩展和更新安全级别和外围设备。
平台的主要特点:
两个具有延迟锁步的e200z4核,工作频率高达200 MHz
功能安全设计(ISO 26262/ASIL-D)
5 MB闪存,384 KB SRAM
3 FlexCAN,2 LINFlexD,4 DSPI,4 SENT,支持LFAST SIPI,双通道FlexRay™ 控制器,10/100M以太网
电源设计
FS8510芯片设计,ASIL D功能安全级别,可提供1个VPRE(10A)、3个BUCK(3.6A)、2个LDO(400mA)和BOOST功能,提供丰富的外围可配置电源和功能安全ASIL D级别,为后期硬件提高功能安全级别提供了可能。
其他外围设备
采用TJA1105、TJA1101、TJA1021T/3、TJA1081、TJA1042、TCAN4550等芯片设计,具有多种汽车通信功能,提供LIN、CAN 2.0 a/B、RAY、ENET、Zipeire、CAN FD等通信功能,为以后的汽车网络总线升级提供硬件支持。
场景应用图
显示板照片
解决方案框图
PCB布局设计
核心技术优势
主核心频率200MHz
支持Zipwire通信功能
支持车辆以太网与外部设备通信
通过RJ45接口支持100Base-TX以太网通信
支持LIN和FlexRay通信
可以控制OLED屏幕显示文本或图像
支持使用OBD接口进行通信
支持3个CAN和1个CAN FD功能
MPC5744P和FS8510功能安全ISO-26262 ASIL D级
通过PMIC FS8510监控电源和MCU状态
解决方案规格
1.该板采用域控制器系统,以MPC5744P为主系统控制芯片,FS8510为主电源控制芯片。
2.主板尺寸:135.0mm x 185.0mm。
3.丰富的CAN、LIN、RAY、ENET、Zipwire和以太网接口。
4.通过PMIC FS8510为整个域控制器和MPC5744P提供电源,并将与检测到的电源相关的数据报告给MCU。