即插即用的汽车域控制器方案与设计要点

【导读】汽车智能网联化带来海量的信息流，汽车驾驶所涉及的感知、控制、决策系统越来越复杂，系统与系统之间的信息交互、控制也越来越多。为了解决分布式电子电气架构存在的软硬件升级受限、研发生产成本剧增等问题，域控制器应运而生，它将原本分立的ECU相互融合，包括车身控制、座椅控制、娱乐中心，使更多核心功能更集中，并可以灵活按客户要求实现所需功能的配置调整，方便实现平台化、模块化生产制造。域控制器作为汽车运算决策的中心，其功能的实现依赖于主控芯片，主控芯片算力的提升成为汽车智能化升级的核心之一，其结构形式正由 MCU 向异构式 SoC 芯片方向升级。

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域控制器的设计要点

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（1）硬件通信设计

‌域控制器需要处理大量的数据交换和通信，‌因此硬件通信设计是关键。‌这包括CAN通信的初始化设置，‌如设置计数器、‌判断CAN模块是否处于未初始化状态、‌回调函数初始化设置等步骤。‌此外，‌还需要对CAN通信参数进行设置，‌如数据长度、‌ID、‌波特率等，‌以确保通信的准确性和效率。‌

（2）散热设计

‌由于域控制器在运行过程中可能会产生大量的热能，‌良好的散热设计至关重要。‌这包括选择通风良好且空气对流较好的安装位置，‌以及合理设计风道，‌避免热风回灌现象。‌此外，‌还可以通过功能降级等措施来管理温度，‌例如，‌当温度超过一定阈值时，‌将控制功能降级以减少能耗，‌从而降低温度。‌

（3）功能安全设计

汽车域控制器的功能模块主要包括图像识别、‌数据处理、‌多传感器融合、‌定位、‌路径规划、‌决策控制等。‌这些功能模块通过强大的处理器和先进的算法，‌实现了自动驾驶技术的不同级别算力支持。

‌域控制器的功能安全设计涉及多个方面，‌包括存储单元的安全、‌电源供给的完整性测试、‌软件基础安全等。‌这包括寄存器监控、‌通用存储单元的安全措施、‌电源供给的完整性和安全性测试、‌以及软件故障的综合考虑，‌如软件文档设计、‌语言和风格、‌安全关键变量、‌故障探测和纠错等。‌

方案一：旗芯微FC7300开发板，可用于域控制器、电机控制开发

方案基于旗芯微FC7300开发，支持应用ASIL-D + ASIL-B功能安全等级多核配置。主频高达300 兆赫 (MHz)，带有10个CAN-FD口，1个千兆网口并支持TSN功能。芯片内部集成了8MB 的Flash及1.1MB SRAM空间。FC7300产品家族包含EVITA Full+级别的HSM信息安全功能支持。产品通过AEC-Q100 Grade 1等级认证，适用于域控制器、悬架控制系统等车规级应用。

方案特点

  •  支持工业以太网和车载以太网 1000Base-T1

  •  板载USB转UART电路

  •  6 x CAN(FD)/4 x LIN

  •  3XSENT接口

  •  1xEEPROM/ 1xSPI Flash

旗芯微FC7300 MCU的特点

（1）高性能

‌FC7300系列芯片基于多个Cortex-M7内核，‌主频高达300MHz，‌提供了强大的处理能力，‌能够满足汽车电子系统对于高性能的要求，‌为车辆提供卓越的性能表现。

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（2）高可靠性

‌该系列芯片支持高带宽高可靠的片上嵌入式闪存记忆体，‌集成了8MB Flash及1.1MB RAM空间，‌支持256bit的读位带宽并支持并行3路Flash访问，‌确保了芯片在汽车电子系统中的可靠运行。

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（3）高安全性

‌FC7300产品系列支持应用ASIL-D + ASIL-B功能安全等级多核配置，‌通过了AEC-Q100认证和Auto-Grade 1等级，‌满足了汽车行业对于可靠性和安全性的严格要求。

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（4）广泛的适用性

‌全系列对标某大厂TC家族控制器，‌覆盖智能底盘、‌功能安全控制器、‌域控制器等应用领域，‌展现了旗芯微在汽车控制器芯片领域的广泛适用性和竞争力。‌

方案二：基于 NXP S32K311 的 MCU 评估板的方案

该方案是以 NXP S32K311 芯片为主控制器的评估板方案，S32K311 是基于 ARM Cortex-M7 的嵌入式应用微控制器，有 64 KB 的 Dflash、1 MB 的 Pflash 和 128 KB 的 RAM，通用 IO 多达 78 个。S32K31x 系列 MCU 可以适用于车载信息系统、电池管理系统、车身域控制器等应用，达到 ASIL-B 和 D 安全等级。

核心技术优势

  •  主控 NXP S32K311 采用 MAXQFP 封装，相较于 LQFP 封装电路板面积减少 65%；

  •  支持通过 CAN、LIN 实现板间通信；

  •  支持通过 SPI 控制高边驱动芯片输出；

  •  支持 Arduino 标准接口，可供用户验证使用 I2C、SPI、UART、ADC、PWM 等功能。

方案规格

  •  四层 Layout 板，尺寸：157.5 * 93.1 mm；

  •   12 V / 5 V 供电；

  •  工作温度：-40 ℃ ~ +125 ℃；

  •  板载 NXP FS26 系列汽车安全系统基础芯片（SBC），提供多种电源选择；

  •  板载两个 CAN 收发器、一个 LIN 收发器、一个四路输出通道的高边驱动芯片，并引出相应接口；

  •  板载 USB 转串口芯片，支持 USB 数据传输。

S32K311 的特点

  •  ARM Cortex-M7 内核，频率最高可达 160MHz。

  •  符合车规级 AEC-Q100 标准，耐温 150℃，输入 3V/5V。

  •  最高 4M Flash 和 512KB SRAM。

  •  集成 ARM Cortex-M0+ 内核的 HSE-B 硬件信息安全加密模块。

  •  最高 100Mbps 以太网 (TSN)，最多 6 路 CAN FD，支持多路 LIN 接口、SAI 和 I2S 音频接口。

  •  支持用于电机控制的 eMIOS、BCTU、LCU 等外设模块。

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