航芯方案 | 智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)終端T-BOX應用方案

隨著(zhù)5G時(shí)代的到來(lái)，汽車(chē)智能化、網(wǎng)聯(lián)化程度的不斷提高，車(chē)載終端T-BOX作為車(chē)輛與云端的信息交互點(diǎn)，扮演著(zhù)重要的角色。T-BOX的升級換代也為人們的出行實(shí)現了很多便利，同時(shí)也帶來(lái)了極大的信息安全挑戰，必須嚴格保證其數據傳輸的安全性、加密性、準確性，才能促進(jìn)車(chē)載終端的進(jìn)一步發(fā)展。

本文將介紹T-BOX的主要功能，以及基于上海航芯主控芯片ACM32F403、安全芯片S6A/S6B的T-BOX應用方案。

什么是T-BOX

車(chē)載T-Box英文全稱(chēng)為T(mén)elematics-Box，是車(chē)載聯(lián)網(wǎng)通訊終端，通過(guò)3G/4G/5G遠程連接TSP(Telematics Service Provider，內容服務(wù)提供者)平臺實(shí)現車(chē)輛遠程通訊及遠程服務(wù)，如下圖所示（圖片來(lái)源見(jiàn)水?。?/span>

T-BOX的主要功能如下：

1. 數據采集和存儲：

T-BOX通過(guò)CAN接口接入DCAN總線(xiàn)，通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據采集。主要對整車(chē)信息、驅動(dòng)電機信息、燃料電池信息、發(fā)動(dòng)機數據、車(chē)輛位置信息等數據進(jìn)行采集并解析。采集信息后，T-BOX按照最大不超過(guò)30s時(shí)間間隔，將采集到的實(shí)時(shí)數據保存在內部存儲介質(zhì)中，若出現3級報警時(shí)，會(huì )按照最大不超過(guò)1s時(shí)間間隔保存。某些采集的信息經(jīng)過(guò)處理會(huì )集中顯示在車(chē)載終端的顯示屏上，提升用戶(hù)體驗。

2. 遠程查詢(xún)和控制：

用戶(hù)可以通過(guò)手機APP可以實(shí)現遠程查詢(xún)車(chē)輛狀態(tài)，比如車(chē)輛燃油比例，車(chē)窗車(chē)門(mén)關(guān)閉狀態(tài)，行駛里程等；還可以控制車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)、鳴笛閃燈、開(kāi)啟空調、啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機、車(chē)輛定位等。其運行流程是，首先用戶(hù)通過(guò)APP發(fā)送命令給TSP后臺，TSP后臺發(fā)出監控請求指令到車(chē)載T-BOX，車(chē)輛獲取控制命令后，通過(guò)CAN總線(xiàn)發(fā)送控制報文并實(shí)現對車(chē)輛的控制，最后反饋操作結果到用戶(hù)的手機APP上。

3. 近程控制：

近程控制主要是服務(wù)于藍牙鑰匙的操作，主要包含藍牙近程尋車(chē)、藍牙車(chē)門(mén)開(kāi)啟/關(guān)閉、藍牙后備箱解鎖、藍牙迎賓等。

4. 道路救援：

這一項主要是針對行車(chē)安全而設計的，包含了路邊救援協(xié)助、緊急救援求助、車(chē)輛異動(dòng)自動(dòng)報警、車(chē)輛異常信息遠程自動(dòng)上傳等服務(wù)。這些功能可以保障車(chē)主的生命安全，如碰撞自動(dòng)求救功能，車(chē)輛碰撞觸發(fā)安全氣囊后，T-BOX會(huì )自動(dòng)觸發(fā)乘用車(chē)客戶(hù)救援熱線(xiàn)號碼，自動(dòng)上傳車(chē)輛位置信息至后臺，同時(shí)后臺將發(fā)信息給所有緊急聯(lián)系人，短信中包含事故位置信息，以及事件信息，讓事故車(chē)輛和人員得到及時(shí)的救援。

5. 遠程診斷：

汽車(chē)在啟動(dòng)時(shí)，獲知汽車(chē)的故障信息，并把故障碼上傳至數據處理中心。系統在不打擾車(chē)主的情況下復檢故障信息。在確定故障后，并實(shí)施遠程自動(dòng)消除故障，無(wú)法消除的故障以短信方式發(fā)送給車(chē)主，使車(chē)主提前獲知車(chē)輛存在的故障信息，防范于未然。主要包含胎壓檢測系統、發(fā)動(dòng)機管理系統、變速箱控制系統、輔助保護系統等自助診斷服務(wù)，及時(shí)反饋車(chē)輛狀態(tài)報告（四門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，后備箱開(kāi)關(guān)狀態(tài)，四門(mén)玻璃狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機機艙蓋狀態(tài)、駐車(chē)標志等）以及遠程儀表臺（燃油剩余量、剩余電量、可續航里程、總里程、百公里油耗、車(chē)輛停放位置、機油油量報警）。

6. 異常提醒：

車(chē)輛異常報警、車(chē)被拖走報警、防盜報警、被盜車(chē)輛跟蹤、安全證書(shū)校驗等。

安全芯片在T-BOX中的應用

隨著(zhù)車(chē)聯(lián)網(wǎng)概念的不斷深化和應用場(chǎng)景的不斷增加，T-BOX的角色也變得尤為特殊，不僅作為通訊終端要負責對外通訊，同時(shí)備份了一些重要的車(chē)輛數據和用戶(hù)身份信息，其安全性越發(fā)的重要，如果其遭受網(wǎng)絡(luò )安全威脅，不管是對公司，還是對用戶(hù)的損失影響都將是巨大的。

根據EVITA(E-safety vehicle intrusion protected applications，一個(gè)由歐洲汽車(chē)相關(guān)企業(yè)聯(lián)合組織的關(guān)于車(chē)輛安全的研究項目)發(fā)布的安全芯片部署最佳實(shí)踐方案里，我們可以看出T-BOX在車(chē)輛信息安全中的重要程度；國六標準中針對遠程排放管理車(chē)載終端的安全方面也提出了要求，即車(chē)載終端存儲傳輸的數據應該是加密的，應采用非對稱(chēng)加密算法，可使用SM2算法或RSA算法，并且需要采用硬件方式對私鑰進(jìn)行嚴格保護。

下圖是上海航芯的T-BOX應用方案框圖：

模組負責應用層業(yè)務(wù)，也包括相關(guān)的文件系統、日志系統的管理；MCU負責與電源管理、網(wǎng)絡(luò )管理等底層業(yè)務(wù)，中間通過(guò)SPI/ISO7816/UART等通訊方式進(jìn)行數據交互，SE單元用于存儲敏感數據并對傳輸的數據做加密處理。

上海航芯 ACM32F403 主控芯片

ACM32F403芯片采用高性能內核，支持Cortex-M33和Cortex-M4F指令集。芯片內核支持一整套DSP指令用于數字信號處理，支持單精度FPU處理浮點(diǎn)數據，同時(shí)還支持Memory ProtectionUnit（MPU）用于提升應用的安全性。

ACM32F403系列芯片最高工作頻率可達180MHz，內嵌數學(xué)硬件加速，內置最大512KB的eFlash和最大192KB SRAM。芯片集成了一個(gè)12位多通道2Msps高精度ADC、一個(gè)12位2通道的DAC、多達3路運放、2路比較器，集成了1個(gè)高級定時(shí)器，6個(gè)通用16位定時(shí)器，1個(gè)通用32位定時(shí)器，2個(gè)基本16位定時(shí)器，1個(gè)系統看門(mén)狗，1個(gè)獨立看門(mén)狗，一個(gè)低功耗的實(shí)時(shí)鐘（RTC），內置多路UART、LPUART、SPI、I2C、I2S、CAN、全速USB等豐富的通訊外設，內建AES、CRC、TRNG等算法模塊。

上海航芯 安全芯片 S6A/S6B

S6A/S6B 車(chē)規級 ESAM 產(chǎn)品是上海航芯自主開(kāi)發(fā)的安全模塊， 它是一個(gè)具有操作系統(COS)的安全存取單元，將其嵌入專(zhuān)用通用設備中，完成數據的加密解密、雙向身份認證、訪(fǎng)問(wèn)權限控制、通信線(xiàn)路保護、臨時(shí)密鑰導出、數據文件存儲等多種功能。專(zhuān)門(mén)針對應用于汽車(chē)電子、車(chē)載智能終端、 汽車(chē)T-BOX通信、版權保護、收費系統等領(lǐng)域。

其主要特性如下所示：

? 安全芯片采用 32 位 CPU 核

? 支持國密 SM2、SM3、SM4 算法

? 用戶(hù)區數據存儲容量 10Kbytes，10 萬(wàn)次擦寫(xiě)次數

? 支持 ISO/IEC 7816 T=0 通信協(xié)議

? ISO/IEC 7816 接口時(shí)鐘不高于 7.5MHz，支持多種波特率（外部時(shí)鐘頻率3.57MHz 情況下，9.6kbps~111.6kbps）

? 支持 SPI 從接口，SPI 接口 SCK 時(shí)鐘不高于 16MHz，默認支持 Mode 1 模式（CPOL=0，CPHA=1）

? 支持 8 字節唯一序列號

? 安全芯片達到國密二級認證級別

? 安全芯片達到 EAL5+ 認證級別

? 符合車(chē)規級 AEC-Q100 Grade 1 認證