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無(wú)論汽車(chē)電子架構(gòu)如何變化，其核心都是網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)分中央網(wǎng)關(guān)和局域普通網(wǎng)關(guān)兩種，中央網(wǎng)關(guān)與 T-Box 和診斷總線(xiàn)相連，普通網(wǎng)關(guān)則針對(duì)每個(gè)功能域。在兩個(gè)高層協(xié)議不同或兩個(gè)不同網(wǎng)段之間通信，都需要網(wǎng)關(guān)加入。網(wǎng)關(guān)是一個(gè)典型的 Layer3 層設(shè)備。通常一個(gè) VLAN 對(duì)應(yīng)一個(gè)網(wǎng)段。網(wǎng)段不相同，即使在一個(gè)廣播域，也需要網(wǎng)關(guān)加入。如果只是不同以太網(wǎng)段之間的通信，那么網(wǎng)關(guān)基本上就是一個(gè)路由。
網(wǎng)關(guān)的主要職責(zé)包括：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)路由，診斷路由，防火墻，信息鏡像，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量并探測(cè)指令，網(wǎng)絡(luò)管理，密鑰管理，OTA 管理。還有就是服務(wù)導(dǎo)向型 SOA 架構(gòu)或者說(shuō)軟件定義汽車(chē)型架構(gòu)離不開(kāi)自適應(yīng) Autosar 中間件，網(wǎng)關(guān)部分自然需要考慮，因此需要留夠足夠的算力余量。早期的網(wǎng)關(guān)處理器就是一個(gè) MCU，但考慮 SOA 的話(huà)，至少要加上 4 個(gè) Cortex 的 A53 或兩個(gè) A72。衡量網(wǎng)關(guān)性能的主要指標(biāo)就是數(shù)據(jù)延遲程度。
現(xiàn)階段汽車(chē)電子架構(gòu)的中央網(wǎng)關(guān)
未來(lái) SOA 架構(gòu)（即 Zonal）的汽車(chē)網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)連接傳感器或信息輸入設(shè)備，將信號(hào)送到超級(jí)運(yùn)算核心處理也就是大眾 MEB 平臺(tái)所說(shuō)的 ICAS，處理得到的執(zhí)行命令送給執(zhí)行器或顯示器。這種設(shè)計(jì)看似沒(méi)有中央網(wǎng)關(guān)，實(shí)際上與 T-Box 相連的 Cockpit 超算核心里有一個(gè)中央網(wǎng)關(guān)。
現(xiàn)階段典型網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)框架圖。
上圖為 NXP 最新的網(wǎng)關(guān)處理器 S32G274A 的中央網(wǎng)關(guān)開(kāi)發(fā)板電路框架圖。NXP 幾乎壟斷中央網(wǎng)關(guān)市場(chǎng)，這個(gè)圖也就是未來(lái) 5 年內(nèi)主流中央網(wǎng)關(guān)的電路框架圖。
?上表為 S32G274 網(wǎng)關(guān)主要集成電路一覽
SOA 網(wǎng)關(guān)的軟件架構(gòu)
除了中央網(wǎng)關(guān)，分域網(wǎng)關(guān)或者不考慮 SOA 架構(gòu)的中央網(wǎng)關(guān)（畢竟自適應(yīng) Autosar 還是有點(diǎn)遙遠(yuǎn)）的中央網(wǎng)關(guān)通常只需考慮路由和協(xié)議轉(zhuǎn)換。這樣一般的 MCU 也可以勝任主處理器，無(wú)需 Cortex-A53/A72 這樣相對(duì)較高算力的內(nèi)核。自然也不需要 DDR 和 Flash，只需要 EMMC。?英飛凌為拖車(chē)型房車(chē)設(shè)計(jì)了一個(gè)分域網(wǎng)關(guān)。
外國(guó)人是比較喜歡這樣的拖車(chē)型房車(chē)，中國(guó)人則喜歡炒房子，這東西相當(dāng)罕見(jiàn)。
上圖為英飛凌拖車(chē)網(wǎng)關(guān)的框架圖，以太交換機(jī)是中國(guó)臺(tái)灣瑞昱的 RTL9047。
上圖是英飛凌設(shè)計(jì)的網(wǎng)關(guān)，使用了 Marvell 的 88Q5050 以太交換機(jī)。
對(duì)于未來(lái)的 ADAS 域運(yùn)算單元，即使不考慮 L4 也很有可能采用 PCIe 交換連接多個(gè)運(yùn)算單元的設(shè)計(jì)，尤其是將來(lái)的 SOA 架構(gòu)，PCIe 交換是毫無(wú)疑問(wèn)要出現(xiàn)的。當(dāng)然，以太網(wǎng)交換機(jī)也是不可避免要使用的。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，德州儀器特別推出了一個(gè)針對(duì) ADAS 域的網(wǎng)關(guān)處理器，其最大特點(diǎn)是內(nèi)部包含了以太網(wǎng)交換和 PCIe 交換，堪稱(chēng) ADAS 域最佳網(wǎng)關(guān)處理器，這就是 DRA829V。
上圖為 DRA829V 的內(nèi)部框架圖，當(dāng)然考慮到成本，不可能把物理層塞進(jìn)去了，不過(guò)有 8 口，也有一定余量，PCIe 則有 4 個(gè)，也有余量。德州儀器是考慮未來(lái) 10 年的電子架構(gòu)。
上圖是 DRA829V 的開(kāi)發(fā)板，相對(duì) NXP 和英飛凌的，清爽很多。LPDDR4 是美光的，4GB 容量，NOR Flash 可能也是美光的，64MB。HyperFlash 是 Spansion 的，64MB 的 Flash+32MB 的 RAM。以太網(wǎng) PHY 有兩個(gè)，德州儀器的 10/100/1000M 的 DP83867（兼容 TSN，超低延遲），Microsemi 的 VSC8514，也是 10/100/1000M。?芯片從設(shè)計(jì)到用到量產(chǎn)車(chē)上，時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 4-5 年，且至少要保持至少 5-8 年的生命周期，也就是說(shuō)芯片設(shè)計(jì)者要考慮到 10 年后的市場(chǎng)需求，反過(guò)來(lái)也可以說(shuō)芯片定義了未來(lái) 10 年的技術(shù)路線(xiàn)，從這個(gè)意義上來(lái)講，真正決定汽車(chē)電子架構(gòu)的上游芯片廠家，沒(méi)有這些廠家支持，軟件定義汽車(chē)是空談。?做人工智能的很多，但做界面和混合 IC 等半導(dǎo)體廠家屈指可數(shù)，這些廠家才是真正的行業(yè)引領(lǐng)者。
