基于多CPU架構的車聯網T-BOX設計

李翔

摘 要 汽車車聯網系統日益普及，作為車聯網的核心組成節點的車載T-BOX所承載的業務也日益復雜。文章介紹了一種針對車載T-BOX的多CPU系統架構，并對該系統的特點和性能進行了描述和總結。

關鍵詞 車聯網;T-BOX;系統架構

汽車車聯網搭載率越來越高，為汽車帶來越來越精準的數據從而減少安全問題及提高駕駛舒適度。其中T-BOX作為車聯網的核心組成節點，其所承載的業務主要功能從數據采集、數據上傳等傳統功能逐步擴展出OTA遠程升級、遠程鎖車、排放數據監控、藍牙控車等眾多新的應用功能。同時針對其車載的應用場景，需要保持低功耗、體積小的特點。

要求符合標準：

（1）GB/T 32960-2016 電動汽車遠程服務與管理系統技術規范

功能描述：

①支持2G/3G/4G;

②3路can;

③支持拓展藍牙;

④支持六軸陀螺儀;

⑤性能上完全符合GB/T32960;

⑥自適應12V與24V系統;

⑦具備低壓關斷以及防極性反接功能。

為了滿足T-BOX業務日益增加且訂制功能眾多的場景，作者設計了一款基于多CPU的T-BOX硬件架構[1]。

1架構系統

T-BOX終端采用主、備CPU管理模式，主CPU為內置在4G模塊（U9507C）內的高通MDM9628芯片，備CPU為NXP公司的FS32K144UFT0VLLT芯片。系統架構框圖如下：

2CPU系統

T-BOX采用雙MCU模式，兩者之間通過SPI總線（速率可達20Mbps以上）連接，連接方式如下：

（1）NXP FS32K144為一款車規級的MCU，在高速運行模式（HSRUN）下，可承受的工作溫度范圍為-40℃～105℃;在正常運行模式（RUN）下，可承受的工作溫度范圍為-40℃～125℃;內含ARMTM Cortex-M4F，32位CPU。

（2）高通CPU MDM9628內含3個處理器，分別為：應用側處理器ARM Cortex A7，主頻可達1.2GHz，作為應用處理器;Modem系統處理器QDSP6，主要負責低功率音頻信號處理和基帶信號處理，主頻可達691MHz;電源管理處理器Cortex M3，主頻可達100MHz，負責整個模塊的電源管理。

（3）FS32K144與MDM9628之間通過高速串口通信，FS32K144通過SPI向MDM9628上報各種CAN報文、開關量、GPS定位信息、加速度傳感器信息等;MDM9628通過SPI向FS32K144下發各種配置信息，如：定時喚醒周期、CAN過濾表、CAN采樣間隔等。

（4）高通CPU MDM9628是一款車規級的處理器。

（5）高通MDM9628作為主CPU，NXP FS32K144作為副CPU。

（6）4G 模塊SPI工作模式為Master， FS32K144SPI工作模式為Slave。

34G網絡系統

U9507C是一款適用于FDD-LTE、TDD-LTE、TD-SCDMA、UMTS、EDGE、GPRS、GSM、EVDO、CDMA全網通的4G模塊，內含高通CPU MDM9628，芯片內含的應用側處理器ARM Cortex A7主頻可達1.2GHz;下圖是MCU FS32K144與4G模塊的通信控制邏輯圖如下：

4G模塊是一款開放CPU的通信模塊，主要承擔聯網、信號強度檢測、語音播報、聲音采集等功能。

MCU FS32K144可以通過發出控制信號給4G模塊的WAKE UP IN 引腳，使其進入待機狀態;處于待機狀態的4G模塊可以通過短信或振鈴信號喚醒，同時通過WAKE UP OUT引腳向MCU FS32K144發出中斷信號，通知對方進入正常工作狀態。

MCU FS32K144可以通過控制引腳控制DC/DC，給4G模塊斷電，使4G模塊進入關機模式。同樣，MCU亦可通過DC/DC給4G模塊上電，使4G模塊開機。

4G模塊與MCU通過SPI連接進行正常通信。

IHU通過USB連接4G模塊，直接上網，不需要通過MCU FS32K144。

4結束語

綜上所述，本文設計了一款多CPU架構的T-BOX硬件設計。通過該架構能夠滿足日益增長的車聯網業務需求。

參考文獻

[1] 魏如秋.車聯網運用分析研究[J].價值工程，2018，（8）：182-184.