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航芯方案 | 智能網(wǎng)聯(lián)汽車終端T-BOX應用方案

隨著5G時代的到來,，汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化程度的不斷提高,，車載終端T-BOX作為車輛與云端的信息交互點,，扮演著重要的角色。T-BOX的升級換代也為人們的出行實現(xiàn)了很多便利,，同時也帶來了極大的信息安全挑戰(zhàn),，必須嚴格保證其數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴⒓用苄?、準確性,，才能促進車載終端的進一步發(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

車載T-Box英文全稱為Telematics-Box,，是車載聯(lián)網(wǎng)通訊終端,，通過3G/4G/5G遠程連接TSP(Telematics Service Provider，內(nèi)容服務提供者)平臺實現(xiàn)車輛遠程通訊及遠程服務,，如下圖所示（圖片來源見水?。?/span>

T-BOX的主要功能如下：

1. 數(shù)據(jù)采集和存儲：

T-BOX通過CAN接口接入DCAN總線，通過CAN網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)采集,。主要對整車信息,、驅(qū)動電機信息,、燃料電池信息,、發(fā)動機數(shù)據(jù),、車輛位置信息等數(shù)據(jù)進行采集并解析。采集信息后,，T-BOX按照最大不超過30s時間間隔,，將采集到的實時數(shù)據(jù)保存在內(nèi)部存儲介質(zhì)中，若出現(xiàn)3級報警時,，會按照最大不超過1s時間間隔保存,。某些采集的信息經(jīng)過處理會集中顯示在車載終端的顯示屏上，提升用戶體驗,。

2. 遠程查詢和控制：

用戶可以通過手機APP可以實現(xiàn)遠程查詢車輛狀態(tài),，比如車輛燃油比例，車窗車門關閉狀態(tài),，行駛里程等,；還可以控制車門開關、鳴笛閃燈,、開啟空調(diào),、啟動發(fā)動機、車輛定位等,。其運行流程是,，首先用戶通過APP發(fā)送命令給TSP后臺，TSP后臺發(fā)出監(jiān)控請求指令到車載T-BOX,，車輛獲取控制命令后,，通過CAN總線發(fā)送控制報文并實現(xiàn)對車輛的控制，最后反饋操作結果到用戶的手機APP上,。

3. 近程控制：

近程控制主要是服務于藍牙鑰匙的操作,，主要包含藍牙近程尋車、藍牙車門開啟/關閉,、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安全而設計的,，包含了路邊救援協(xié)助,、緊急救援求助、車輛異動自動報警,、車輛異常信息遠程自動上傳等服務,。這些功能可以保障車主的生命安全，如碰撞自動求救功能,，車輛碰撞觸發(fā)安全氣囊后,，T-BOX會自動觸發(fā)乘用車客戶救援熱線號碼，自動上傳車輛位置信息至后臺,，同時后臺將發(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，讓事故車輛和人員得到及時的救援,。

5. 遠程診斷：

汽車在啟動時,，獲知汽車的故障信息，并把故障碼上傳至數(shù)據(jù)處理中心,。系統(tǒng)在不打擾車主的情況下復檢故障信息,。在確定故障后，并實施遠程自動消除故障,，無法消除的故障以短信方式發(fā)送給車主,，使車主提前獲知車輛存在的故障信息，防范于未然,。主要包含胎壓檢測系統(tǒng),、發(fā)動機管理系統(tǒng)、變速箱控制系統(tǒng),、輔助保護系統(tǒng)等自助診斷服務,，及時反饋車輛狀態(tài)報告（四門開關狀態(tài)，后備箱開關狀態(tài),，四門玻璃狀態(tài),、發(fā)動機機艙蓋狀態(tài)、駐車標志等）以及遠程儀表臺（燃油剩余量,、剩余電量,、可續(xù)航里程、總里程,、百公里油耗,、車輛停放位置、機油油量報警）,。

6. 異常提醒：

車輛異常報警,、車被拖走報警、防盜報警,、被盜車輛跟蹤,、安全證書校驗等。

安全芯片在T-BOX中的應用

隨著車聯(lián)網(wǎng)概念的不斷深化和應用場景的不斷增加,，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，同時備份了一些重要的車輛數(shù)據(jù)和用戶身份信息,，其安全性越發(fā)的重要,，如果其遭受網(wǎng)絡安全威脅，不管是對公司,，還是對用戶的損失影響都將是巨大的,。

根據(jù)EVITA(E-safety vehicle intrusion protected applications,，一個由歐洲汽車相關企業(yè)聯(lián)合組織的關于車輛安全的研究項目)發(fā)布的安全芯片部署最佳實踐方案里，我們可以看出T-BOX在車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載終端的安全方面也提出了要求，即車載終端存儲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)應該是加密的,，應采用非對稱加密算法,，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,，也包括相關的文件系統(tǒng)、日志系統(tǒng)的管理,；MCU負責與電源管理,、網(wǎng)絡管理等底層業(yè)務，中間通過SPI/ISO7816/UART等通訊方式進行數(shù)據(jù)交互,，SE單元用于存儲敏感數(shù)據(jù)并對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)做加密處理,。

上海航芯 ACM32F403 主控芯片

ACM32F403芯片采用高性能內(nèi)核，支持Cortex-M33和Cortex-M4F指令集,。芯片內(nèi)核支持一整套DSP指令用于數(shù)字信號處理,，支持單精度FPU處理浮點數(shù)據(jù)，同時還支持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(nèi)嵌數(shù)學硬件加速，內(nèi)置最大512KB的eFlash和最大192KB SRAM,。芯片集成了一個12位多通道2Msps高精度ADC,、一個12位2通道的DAC、多達3路運放,、2路比較器,，集成了1個高級定時器，6個通用16位定時器,，1個通用32位定時器,，2個基本16位定時器，1個系統(tǒng)看門狗,，1個獨立看門狗,，一個低功耗的實時鐘（RTC），內(nèi)置多路UART,、LPUART,、SPI、I2C,、I2S,、CAN,、全速USB等豐富的通訊外設，內(nèi)建AES,、CRC,、TRNG等算法模塊。

上海航芯 安全芯片 S6A/S6B

S6A/S6B 車規(guī)級 ESAM 產(chǎn)品是上海航芯自主開發(fā)的安全模塊,， 它是一個具有操作系統(tǒng)(COS)的安全存取單元,，將其嵌入專用通用設備中，完成數(shù)據(jù)的加密解密,、雙向身份認證,、訪問權限控制、通信線路保護,、臨時密鑰導出,、數(shù)據(jù)文件存儲等多種功能。專門針對應用于汽車電子,、車載智能終端,、 汽車T-BOX通信、版權保護,、收費系統(tǒng)等領域,。

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

? 用戶區(qū)數(shù)據(jù)存儲容量 10Kbytes,，10 萬次擦寫次數(shù)

? 支持 ISO/IEC 7816 T=0 通信協(xié)議

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

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

? 支持 8 字節(jié)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

? 符合車規(guī)級 AEC-Q100 Grade 1 認證