基于多CPU架构的车联网T-BOX设计

李翔

摘 要 汽车车联网系统日益普及，作为车联网的核心组成节点的车载T-BOX所承载的业务也日益复杂。文章介绍了一种针对车载T-BOX的多CPU系统架构，并对该系统的特点和性能进行了描述和总结。

关键词 车联网;T-BOX;系统架构

汽车车联网搭载率越来越高，为汽车带来越来越精准的数据从而减少安全问题及提高驾驶舒适度。其中T-BOX作为车联网的核心组成节点，其所承载的业务主要功能从数据采集、数据上传等传统功能逐步扩展出OTA远程升级、远程锁车、排放数据监控、蓝牙控车等众多新的应用功能。同时针对其车载的应用场景，需要保持低功耗、体积小的特点。

要求符合标准：

（1）GB/T 32960-2016 电动汽车远程服务与管理系统技术规范

功能描述：

①支持2G/3G/4G;

②3路can;

③支持拓展蓝牙;

④支持六轴陀螺仪;

⑤性能上完全符合GB/T32960;

⑥自适应12V与24V系统;

⑦具备低压关断以及防极性反接功能。

为了满足T-BOX业务日益增加且订制功能众多的场景，作者设计了一款基于多CPU的T-BOX硬件架构[1]。

1架构系统

T-BOX终端采用主、备CPU管理模式，主CPU为内置在4G模块（U9507C）内的高通MDM9628芯片，备CPU为NXP公司的FS32K144UFT0VLLT芯片。系统架构框图如下：

2CPU系统

T-BOX采用双MCU模式，两者之间通过SPI总线（速率可达20Mbps以上）连接，连接方式如下：

（1）NXP FS32K144为一款车规级的MCU，在高速运行模式（HSRUN）下，可承受的工作温度范围为-40℃～105℃;在正常运行模式（RUN）下，可承受的工作温度范围为-40℃～125℃;内含ARMTM Cortex-M4F，32位CPU。

（2）高通CPU MDM9628内含3个处理器，分别为：应用侧处理器ARM Cortex A7，主频可达1.2GHz，作为应用处理器;Modem系统处理器QDSP6，主要负责低功率音频信号处理和基带信号处理，主频可达691MHz;电源管理处理器Cortex M3，主频可达100MHz，负责整个模块的电源管理。

（3）FS32K144与MDM9628之间通过高速串口通信，FS32K144通过SPI向MDM9628上报各种CAN报文、开关量、GPS定位信息、加速度传感器信息等;MDM9628通过SPI向FS32K144下发各种配置信息，如：定时唤醒周期、CAN过滤表、CAN采样间隔等。

（4）高通CPU MDM9628是一款车规级的处理器。

（5）高通MDM9628作为主CPU，NXP FS32K144作为副CPU。

（6）4G 模块SPI工作模式为Master， FS32K144SPI工作模式为Slave。

34G网络系统

U9507C是一款适用于FDD-LTE、TDD-LTE、TD-SCDMA、UMTS、EDGE、GPRS、GSM、EVDO、CDMA全网通的4G模块，内含高通CPU MDM9628，芯片内含的应用侧处理器ARM Cortex A7主频可达1.2GHz;下图是MCU FS32K144与4G模块的通信控制逻辑图如下：

4G模块是一款开放CPU的通信模块，主要承担联网、信号强度检测、语音播报、声音采集等功能。

MCU FS32K144可以通过发出控制信号给4G模块的WAKE UP IN 引脚，使其进入待机状态;处于待机状态的4G模块可以通过短信或振铃信号唤醒，同时通过WAKE UP OUT引脚向MCU FS32K144发出中断信号，通知对方进入正常工作状态。

MCU FS32K144可以通过控制引脚控制DC/DC，给4G模块断电，使4G模块进入关机模式。同样，MCU亦可通过DC/DC给4G模块上电，使4G模块开机。

4G模块与MCU通过SPI连接进行正常通信。

IHU通过USB连接4G模块，直接上网，不需要通过MCU FS32K144。

4结束语

综上所述，本文设计了一款多CPU架构的T-BOX硬件设计。通过该架构能够满足日益增长的车联网业务需求。

参考文献

[1] 魏如秋.車联网运用分析研究[J].价值工程，2018，（8）：182-184.