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航芯方案 | 智能網聯汽車終端T-BOX應用方案

隨著(zhu)5G時代的(de)到來，汽車智能(neng)化、網聯化程(cheng)度的(de)不斷提高，車載(zai)終(zhong)(zhong)端T-BOX作為(wei)車輛與云端的(de)信(xin)息(xi)交互點，扮(ban)演著(zhu)重要的(de)角色。T-BOX的(de)升級換代也為(wei)人們的(de)出行實現了(le)很多便利，同時也帶來了(le)極大的(de)信(xin)息(xi)安(an)全挑戰，必須嚴格保證(zheng)其數據傳(chuan)輸的(de)安(an)全性(xing)、加密性(xing)、準確(que)性(xing)，才能(neng)促進(jin)車載(zai)終(zhong)(zhong)端的(de)進(jin)一步(bu)發展。

本(ben)文將(jiang)介紹T-BOX的主(zhu)要(yao)功能(neng)，以及基于上海航芯(xin)主(zhu)控(kong)芯(xin)片(pian)ACM32F403、安全芯(xin)片(pian)S6A/S6B的T-BOX應用方案。

什么是T-BOX

車載(zai)T-Box英(ying)文全稱為Telematics-Box，是車載(zai)聯網通(tong)(tong)訊終端(duan)，通(tong)(tong)過3G/4G/5G遠(yuan)程連接TSP(Telematics Service Provider，內容服務提供者(zhe))平臺實(shi)現車輛(liang)遠(yuan)程通(tong)(tong)訊及遠(yuan)程服務，如下圖所示（圖片來源見(jian)水印(yin)）：

T-BOX的主要功(gong)能如下：

1. 數據采集和(he)存儲：

T-BOX通過(guo)CAN接(jie)口接(jie)入DCAN總線(xian)，通過(guo)CAN網絡進行(xing)數據(ju)(ju)采(cai)集。主要對整車(che)信(xin)(xin)息(xi)、驅動電(dian)機(ji)信(xin)(xin)息(xi)、燃料電(dian)池信(xin)(xin)息(xi)、發動機(ji)數據(ju)(ju)、車(che)輛位置信(xin)(xin)息(xi)等數據(ju)(ju)進行(xing)采(cai)集并解析。采(cai)集信(xin)(xin)息(xi)后，T-BOX按照最大(da)(da)不(bu)超過(guo)30s時間(jian)間(jian)隔，將采(cai)集到(dao)的實時數據(ju)(ju)保存在內(nei)部存儲(chu)介質中，若出現3級(ji)報警(jing)時，會按照最大(da)(da)不(bu)超過(guo)1s時間(jian)間(jian)隔保存。某些采(cai)集的信(xin)(xin)息(xi)經過(guo)處理會集中顯(xian)(xian)示在車(che)載終端的顯(xian)(xian)示屏上(shang)，提升用戶體驗。

2. 遠程查(cha)詢(xun)和(he)控制：

用戶(hu)可(ke)(ke)以(yi)通過手機APP可(ke)(ke)以(yi)實(shi)現遠程查(cha)詢車輛狀態，比如車輛燃油比例，車窗車門(men)關閉狀態，行駛里程等(deng)(deng)；還(huan)可(ke)(ke)以(yi)控(kong)制(zhi)車門(men)開關、鳴笛閃燈(deng)、開啟(qi)空調、啟(qi)動(dong)發動(dong)機、車輛定位等(deng)(deng)。其運行流(liu)程是，首(shou)先(xian)用戶(hu)通過APP發送(song)命令給(gei)TSP后(hou)臺，TSP后(hou)臺發出監控(kong)請求(qiu)指令到車載T-BOX，車輛獲取控(kong)制(zhi)命令后(hou)，通過CAN總線發送(song)控(kong)制(zhi)報(bao)文(wen)并實(shi)現對(dui)車輛的(de)控(kong)制(zhi)，最后(hou)反(fan)饋操作結果到用戶(hu)的(de)手機APP上。

3. 近(jin)程(cheng)控制：

近程控制主要是(shi)服務于藍牙(ya)鑰(yao)匙的(de)操作，主要包含藍牙(ya)近程尋車、藍牙(ya)車門開啟/關閉、藍牙(ya)后(hou)備箱(xiang)解(jie)鎖、藍牙(ya)迎(ying)賓等。

4. 道路救援(yuan)：

這一項主(zhu)要是針對行車(che)(che)安(an)(an)全(quan)而設計的，包含了路邊(bian)救(jiu)(jiu)(jiu)援(yuan)協助、緊急救(jiu)(jiu)(jiu)援(yuan)求(qiu)助、車(che)(che)輛(liang)異(yi)動自(zi)動報警(jing)、車(che)(che)輛(liang)異(yi)常信(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)遠程自(zi)動上傳等服(fu)務。這些功能(neng)可以(yi)保障(zhang)車(che)(che)主(zhu)的生命(ming)安(an)(an)全(quan)，如碰(peng)撞(zhuang)自(zi)動求(qiu)救(jiu)(jiu)(jiu)功能(neng)，車(che)(che)輛(liang)碰(peng)撞(zhuang)觸發安(an)(an)全(quan)氣囊后(hou)(hou)，T-BOX會自(zi)動觸發乘(cheng)用車(che)(che)客戶救(jiu)(jiu)(jiu)援(yuan)熱線號碼，自(zi)動上傳車(che)(che)輛(liang)位置(zhi)信(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)至(zhi)后(hou)(hou)臺(tai)，同時后(hou)(hou)臺(tai)將(jiang)發信(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)給所有緊急聯(lian)系人，短信(xin)(xin)(xin)中包含事故(gu)位置(zhi)信(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)，以(yi)及(ji)(ji)事件信(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)，讓事故(gu)車(che)(che)輛(liang)和人員(yuan)得到及(ji)(ji)時的救(jiu)(jiu)(jiu)援(yuan)。

5. 遠程診斷：

汽車(che)在(zai)啟動時(shi)，獲知汽車(che)的(de)(de)故(gu)障(zhang)信(xin)息(xi)，并把故(gu)障(zhang)碼上傳至數(shu)據處理中心。系(xi)(xi)統在(zai)不打擾車(che)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)情況下復檢故(gu)障(zhang)信(xin)息(xi)。在(zai)確定(ding)故(gu)障(zhang)后(hou)，并實施遠程(cheng)(cheng)自(zi)動消(xiao)除(chu)(chu)故(gu)障(zhang)，無法(fa)消(xiao)除(chu)(chu)的(de)(de)故(gu)障(zhang)以(yi)短信(xin)方式發(fa)送(song)給車(che)主(zhu)(zhu)(zhu)，使車(che)主(zhu)(zhu)(zhu)提前獲知車(che)輛存(cun)在(zai)的(de)(de)故(gu)障(zhang)信(xin)息(xi)，防(fang)范于(yu)未(wei)然。主(zhu)(zhu)(zhu)要包含胎(tai)壓檢測系(xi)(xi)統、發(fa)動機(ji)管理系(xi)(xi)統、變速箱控(kong)制系(xi)(xi)統、輔助保護系(xi)(xi)統等(deng)自(zi)助診斷服(fu)務，及(ji)時(shi)反饋車(che)輛狀態報告（四(si)門開關狀態，后(hou)備箱開關狀態，四(si)門玻璃狀態、發(fa)動機(ji)機(ji)艙蓋狀態、駐車(che)標志(zhi)等(deng)）以(yi)及(ji)遠程(cheng)(cheng)儀表臺(tai)（燃(ran)油(you)剩余量(liang)、剩余電量(liang)、可(ke)續航里程(cheng)(cheng)、總里程(cheng)(cheng)、百公里油(you)耗、車(che)輛停(ting)放位(wei)置、機(ji)油(you)油(you)量(liang)報警）。

6. 異(yi)常(chang)提醒：

車輛異常報(bao)警、車被(bei)拖走(zou)報(bao)警、防盜(dao)報(bao)警、被(bei)盜(dao)車輛跟蹤(zong)、安全證書校驗等。

安(an)全芯片在T-BOX中的應用

隨(sui)著車(che)聯網概念的(de)(de)不(bu)斷深化和(he)應(ying)用(yong)場(chang)景的(de)(de)不(bu)斷增加，T-BOX的(de)(de)角色也變得尤為(wei)(wei)特殊，不(bu)僅作(zuo)為(wei)(wei)通(tong)訊終端要負責對外(wai)通(tong)訊，同時備份了一些(xie)重(zhong)要的(de)(de)車(che)輛數據和(he)用(yong)戶身(shen)份信息，其(qi)安全性越發的(de)(de)重(zhong)要，如(ru)果其(qi)遭受(shou)網絡安全威(wei)脅，不(bu)管是(shi)對公司，還(huan)是(shi)對用(yong)戶的(de)(de)損失影響都將是(shi)巨大的(de)(de)。

根據EVITA(E-safety vehicle intrusion protected applications，一個由歐洲(zhou)汽車(che)相關(guan)企業聯合組織(zhi)的(de)(de)關(guan)于車(che)輛安(an)(an)(an)全(quan)(quan)的(de)(de)研(yan)究項目)發布的(de)(de)安(an)(an)(an)全(quan)(quan)芯(xin)片部署最佳實踐方案(an)里，我(wo)們可以看出(chu)T-BOX在車(che)輛信息安(an)(an)(an)全(quan)(quan)中的(de)(de)重要(yao)程(cheng)度；國六標準(zhun)中針對遠程(cheng)排放管理車(che)載(zai)終端的(de)(de)安(an)(an)(an)全(quan)(quan)方面也提出(chu)了要(yao)求，即車(che)載(zai)終端存儲傳輸的(de)(de)數(shu)據應該是加(jia)密的(de)(de)，應采用非對稱加(jia)密算法，可使用SM2算法或RSA算法，并且需要(yao)采用硬件方式對私鑰(yao)進行(xing)嚴(yan)格保護(hu)。

下圖(tu)是上海(hai)航芯的T-BOX應(ying)用方案框(kuang)圖(tu)：

模組負責應用(yong)層(ceng)業(ye)(ye)務(wu)，也包括相關的文件系統、日(ri)志系統的管(guan)理；MCU負責與電源(yuan)管(guan)理、網絡(luo)管(guan)理等底層(ceng)業(ye)(ye)務(wu)，中(zhong)間(jian)通過SPI/ISO7816/UART等通訊方(fang)式進行數據交(jiao)互，SE單元(yuan)用(yong)于(yu)存儲敏感數據并對傳(chuan)輸(shu)的數據做加密處理。

上海(hai)航芯(xin) ACM32F403 主控芯(xin)片

ACM32F403芯片采(cai)用(yong)高性能內核，支(zhi)持Cortex-M33和Cortex-M4F指令集。芯片內核支(zhi)持一(yi)整套(tao)DSP指令用(yong)于數字信(xin)號處理，支(zhi)持單精度FPU處理浮點(dian)數據，同時(shi)還支(zhi)持Memory ProtectionUnit（MPU）用(yong)于提升(sheng)應用(yong)的安全性。

ACM32F403系列芯片(pian)最高工(gong)作頻率可達180MHz，內嵌數學硬件加速，內置最大512KB的eFlash和最大192KB SRAM。芯片(pian)集成(cheng)了一(yi)(yi)個(ge)12位多(duo)通(tong)道2Msps高精度ADC、一(yi)(yi)個(ge)12位2通(tong)道的DAC、多(duo)達3路(lu)運放、2路(lu)比較器，集成(cheng)了1個(ge)高級定(ding)(ding)時器，6個(ge)通(tong)用16位定(ding)(ding)時器，1個(ge)通(tong)用32位定(ding)(ding)時器，2個(ge)基本16位定(ding)(ding)時器，1個(ge)系統看門狗，1個(ge)獨立看門狗，一(yi)(yi)個(ge)低功耗(hao)的實時鐘（RTC），內置多(duo)路(lu)UART、LPUART、SPI、I2C、I2S、CAN、全速USB等(deng)豐富的通(tong)訊外設，內建AES、CRC、TRNG等(deng)算法模塊。

上海(hai)航芯 安全芯片 S6A/S6B

S6A/S6B 車規(gui)級(ji) ESAM 產品是上(shang)海航(hang)芯自(zi)主開發的安(an)全模塊， 它是一個具(ju)有操作系(xi)統(COS)的安(an)全存(cun)取單元(yuan)，將其嵌入專用(yong)通用(yong)設備中，完成數據(ju)的加(jia)密(mi)(mi)解密(mi)(mi)、雙向身份認證、訪(fang)問權限控制、通信(xin)線路保護、臨(lin)時密(mi)(mi)鑰導出、數據(ju)文件存(cun)儲等(deng)多種功能。專門針(zhen)對應用(yong)于汽車電子、車載智能終端、 汽車T-BOX通信(xin)、版權保護、收費系(xi)統等(deng)領域。

其(qi)主要(yao)特性(xing)如下所示(shi)：

? 安(an)全(quan)芯片采用 32 位 CPU 核

? 支持國密(mi) SM2、SM3、SM4 算法

? 用戶區(qu)數據存儲(chu)容量 10Kbytes，10 萬次擦寫次數

? 支持 ISO/IEC 7816 T=0 通信協議(yi)

? ISO/IEC 7816 接(jie)口時(shi)鐘(zhong)(zhong)不高于(yu) 7.5MHz，支持多種(zhong)波特率（外部(bu)時(shi)鐘(zhong)(zhong)頻率3.57MHz 情況下，9.6kbps~111.6kbps）

? 支(zhi)持 SPI 從接口，SPI 接口 SCK 時鐘不高于 16MHz，默(mo)認支(zhi)持 Mode 1 模式（CPOL=0，CPHA=1）

? 支持(chi) 8 字節(jie)唯一序列號

? 安全芯片達到國密二(er)級(ji)認證(zheng)級(ji)別

? 安全芯片達到 EAL5+ 認(ren)證(zheng)級(ji)別

? 符合車規(gui)級(ji) AEC-Q100 Grade 1 認證