車(chē)載總線通信故障的分析及解決方案

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-8639（2025）08-0059-03

【Abstract】Thisarticle conducts research on communication faultssuch as black screenand abnormal reversing camera during theoperationof intelligent connected vehicle machines.Byanalyzing the fault phenomenon，combining the working principleof theIVIhost，troubleshoting the hardwareand peripheral circuits，andusing simulationexperiments and tool analysis，it was determined that the cause of the fault was the switching of the I²C data packaging mode of the camera chip，which exceeded thesupport range of the host.To thisend，optimization schemes such asadding the error judgment logic of I²C are proposed to effectively solve the communication congestion problem.The troubleshooting rules of such faultsare summarized to provide a reference for the handling of vehicle-mounted communication faults.

【Keywords】 intelligent connected vehicle machine; communication；string resolver

0 引言

車(chē)載通信系統(tǒng)的核心在于車(chē)載總線，其負(fù)責(zé)將車(chē)輛中的各種電子控制單元ECU連接起來(lái)，形成一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速、準(zhǔn)確傳輸。這些數(shù)據(jù)包括車(chē)輛狀態(tài)信息、傳感器數(shù)據(jù)、用戶操作指令等，主要在車(chē)輛的“神經(jīng)”中流動(dòng)，確保了車(chē)輛系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)作和智能響應(yīng)。隨著汽車(chē)智能化與網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)（In-vehicleInfotainment，IVI）功能日益復(fù)雜，其通信穩(wěn)定性對(duì)行車(chē)安全與用戶體驗(yàn)至關(guān)重要。本文針對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)機(jī)通信阻塞故障展開(kāi)研究，提出系統(tǒng)性的分析與解決策略。

1智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)機(jī)通信的工作原理

智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)機(jī)系統(tǒng)集成了多媒體娛樂(lè)、導(dǎo)航定位、智能互聯(lián)、泊車(chē)輔助、在線服務(wù)和語(yǔ)音助手等功能模塊。娛樂(lè)系統(tǒng)主機(jī)主要由主芯片處理器、微控制單元MCU、雙倍速率隨機(jī)存取存儲(chǔ)器DDR、嵌入式多媒體卡eMMC、解串器等組件構(gòu)成，如圖1所示。其中，主芯片處理器通過(guò)串行器與顯示屏通信，通過(guò)解串器與攝像頭交互數(shù)據(jù)，并通過(guò)串行器實(shí)現(xiàn)與儀表的數(shù)據(jù)傳輸。

圖1智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)機(jī)娛樂(lè)系統(tǒng)主機(jī)架構(gòu)示意圖

2智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)機(jī)通信的故障描述

用戶反饋在車(chē)輛行駛過(guò)程中，車(chē)機(jī)出現(xiàn)黑屏現(xiàn)象，且掛入D擋后無(wú)法恢復(fù)。此外，當(dāng)切換至R擋或啟用自動(dòng)泊車(chē)功能時(shí)，倒車(chē)影像界面或泊車(chē)界面無(wú)法正常顯示，同樣呈現(xiàn)黑屏狀態(tài)，幾分鐘后自動(dòng)恢復(fù)正常，且該故障與路況無(wú)關(guān)。

2.1 故障原因分析

現(xiàn)場(chǎng)排查發(fā)現(xiàn)，在故障復(fù)現(xiàn)時(shí)，IVI主機(jī)端日志打印出“SCL isstucklow，exit recovery\"的I2C報(bào)錯(cuò)信息。通過(guò)示波器對(duì)比測(cè)量正常狀態(tài)與故障復(fù)現(xiàn)時(shí)的IC數(shù)據(jù)，確認(rèn)故障發(fā)生時(shí) I²C 數(shù)據(jù)量異常激增，導(dǎo)致集成電路總線 I²C 通信阻塞并觸發(fā)報(bào)錯(cuò)。同時(shí)，使用示波器監(jiān)測(cè)主機(jī)端給攝像頭的供電情況，結(jié)果顯示故障復(fù)現(xiàn)時(shí)供電電壓正常。由此初步判斷，攝像頭端異常導(dǎo)致IVI主機(jī) I²C 總線堵塞是引發(fā)故障的關(guān)鍵因素。

2.2 排查設(shè)計(jì)

針對(duì) I²C₁ 故障，構(gòu)建故障樹(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性排查，主要從上拉電阻設(shè)計(jì)、IC信號(hào)完整性、 .I²C₁ 從設(shè)備地址三方面展開(kāi)。

2.2.1 上拉電阻設(shè)計(jì)驗(yàn)證

IC總線采用 1kΩ 上拉電阻，如圖2所示。依據(jù)計(jì)算公式 R_min={V_dd（min）-0.4V}/3=636Ω，R_max=（T/0.874）×C= 24.2kΩ ，驗(yàn)證了 R_min?1kΩ?R_max ，上拉電阻實(shí)際為 0kΩ 符合規(guī)范要求。

圖2IC總線1kΩ上拉電阻設(shè)計(jì)示意圖

表1IC信號(hào)完整性測(cè)試

3模擬試驗(yàn)

3.1 故障還原

2.2.2 I²C₁ 外圍設(shè)計(jì)確認(rèn)

1） I²C 信號(hào)完整性測(cè)試。依據(jù) I²C 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)I²C₁ 信號(hào)進(jìn)行全面測(cè)試。測(cè)試項(xiàng)目涵蓋低電平輸入電壓、高電平輸入電壓、SCL頻率等關(guān)鍵參數(shù)（表1），測(cè)試結(jié)果均滿足協(xié)議閾值要求（圖3），確認(rèn) I²C₁ 信號(hào)完整性良好。

圖3IC信號(hào)完整性測(cè)試波形圖

2） I²C₁ 從設(shè)備地址確認(rèn)。經(jīng)核查，LVDS解串MAX96722GTB的地址為0X9A，TI串行芯片DS90UB949的地址為 0xC0 ，TI串行芯片DS90UB927的地址為0x1C，各設(shè)備地址未出現(xiàn)沖突情況。

通過(guò)上述排查可知， I²C₁ 故障樹(shù)分析結(jié)果均為正常狀態(tài)。

通過(guò)模擬實(shí)車(chē)故障場(chǎng)景，將主機(jī)與攝像頭之間的LVDS信號(hào)頻繁短接地，成功復(fù)現(xiàn)倒車(chē)無(wú)視頻信號(hào)和短暫黑屏現(xiàn)象，且打印的 Log 報(bào)錯(cuò)信息與售后抓取的Log完全一致。使用邏輯分析儀抓取 I²C₁ 波形發(fā)現(xiàn)，在IC報(bào)錯(cuò)期間， I²C 總線上1s內(nèi)檢測(cè)到約十萬(wàn)幀無(wú)效數(shù)據(jù)（圖4）。該現(xiàn)象與日志報(bào)錯(cuò)時(shí)間高度吻合，進(jìn)一步證實(shí) I²C 報(bào)錯(cuò)是因總線上大量無(wú)效數(shù)據(jù)導(dǎo)致的通信堵塞。

圖4故障復(fù)現(xiàn)時(shí)IC總線無(wú)效數(shù)據(jù)波形圖

3.2 工具分析

美信FAE通過(guò)專(zhuān)業(yè)工具從攝像頭端分別Dump出正常和異常（倒車(chē)無(wú)視頻信號(hào)）時(shí)的寄存器值。分析發(fā)現(xiàn)，正常狀態(tài)下 0x9A 寄存器值為 0x10 ，表明MAX97065采用Legacy-base模式打包 I²C 數(shù)據(jù)；而異常狀態(tài)下0x9A 寄存器值變?yōu)?x18，意味著MAX97065切換為Packet-base模式打包 I²C 數(shù)據(jù)（圖5）。由于IVI主機(jī)端MAX96722僅支持Legacy-base模式，當(dāng)攝像頭端MAX96705模式切換后，主機(jī)端獲取的數(shù)據(jù)全部為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，進(jìn)而導(dǎo)致無(wú)法與攝像頭端進(jìn)行正常的 I²C 通信。

圖5正常與異常狀態(tài)下MAX97065寄存器值對(duì)比圖

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)排查與內(nèi)部模擬試驗(yàn)結(jié)果，可確定售后出現(xiàn)的倒車(chē)黑屏和顯示黑屏問(wèn)題，其根源在于攝像頭MAX96705芯片打包 I²C 數(shù)據(jù)的模式切換為IVI主機(jī)端無(wú)法支持的模式。

4優(yōu)化方案

4.1 增加 I²C 報(bào)錯(cuò)判斷邏輯

1）Link狀態(tài)檢測(cè)通過(guò) I²C₁ 讀取主機(jī)上DS949的0x0C 寄存器實(shí)現(xiàn)。

2）由于后端（攝像頭端和其線束）異常會(huì)拉低主機(jī)的 I²C₁ ，導(dǎo)致 I²C₁ 工作異常，進(jìn)而造成Link狀態(tài)誤判并觸發(fā)背光關(guān)閉，最終表現(xiàn)為黑屏。3）在Link狀態(tài)檢測(cè)流程中新增 I²C 錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制，若檢測(cè)到 I²C 本身存在錯(cuò)誤，則直接跳過(guò)此次Link檢測(cè)，進(jìn)入下一個(gè)檢測(cè)循環(huán)，詳細(xì)流程見(jiàn)圖6。

4.2 優(yōu)化后的通信策略

在IVI主機(jī)端，與顯示屏通信的串行器（DS949）和與攝像頭通信的解串器（MAX96722）均連接至SOC的 I²C₁ 總線，通過(guò) I²C₁ 與SOC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 I²C₁ 主要用于顯示相關(guān)IC的配置與通信，涉及S0C（R8A77960）、美信LVDS解串MAX96722GTB（解碼倒車(chē)視頻信號(hào)）、TI串行芯片DS90UB949（編碼顯示屏視頻信號(hào)）TI串行芯片DS90UB927（編碼給到儀表圖像數(shù)據(jù)）等組件。

圖6優(yōu)化后的IC報(bào)錯(cuò)判斷邏輯流程圖

這些芯片均可主動(dòng)產(chǎn)生CLK發(fā)送數(shù)據(jù)，并通過(guò) I²C 仲裁機(jī)制決定數(shù)據(jù)有效性。

5結(jié)論

隨著汽車(chē)智能化的深入發(fā)展，車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)功能愈發(fā)復(fù)雜，電源分配與管理需更精細(xì)化設(shè)計(jì)。智能座艙作為集成前沿技術(shù)的核心模塊，以其高度智能化的人機(jī)交互、高效信息顯示、舒適駕乘體驗(yàn)、卓越安全性及豐富娛樂(lè)功能，重新定義了駕駛環(huán)境。本文通過(guò)對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)機(jī)通信阻塞故障的系統(tǒng)性分析，提出了從故障排查到解決方案的完整流程，為解決同類(lèi)問(wèn)題提供了可復(fù)用的技術(shù)路徑。未來(lái)，隨著技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，智能座艙將向更個(gè)性化、智能化和互聯(lián)化方向發(fā)展，進(jìn)一步引領(lǐng)未來(lái)出行變革。

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（編輯凌波）