【意法半导体(ST)】智能网关和固件无线更新 (FOTA)解决方案_电路方案

方案介绍

固件空中（FOTA，Firmware Over-The-Air）服务可为车内任意一个电子控制单元（ECU）下载并更新固件。随着车内 ECU 数量不断增加，在车载系统与组件之间共享诊断和运行数据，可帮助汽车制造商降低召回费用、提升产品质量与运营效率，并提供车辆性能与功能增强等售后服务。

由于更新通过无线链路完成，方案在设计时必须灵活应对网络攻击—— 网络安全是 FOTA 的核心要求。

该方案以智能网关为中央节点，向下接入传统车内总线，向上经高速以太网连接各域控制器，再通过远程信息处理单元连接云端，实现对全车 ECU 的固件分发与更新。主要功能域如下：

电源管理：12 V 车载电源经供电保护与电压调节器，为网关各单元供电。
控制单元：以远程信息处理与连接处理器为核心，配合安全元件与串行 EEPROM，承担固件分发、数据处理与安全存储。
有线总线连接：通过 CAN、LIN、Flex-Ray 收发器及对应数据线路保护器件，连接挂在这些总线上的 ECU。
以太网骨干与交换机：以太网骨干速率 100 Mbps 至 5 Gbps，经以太网交换机连接 IVI DCU、Powertrain DCU、ZCU、ADAS DCU 等域控（均为 OTA 客户端），并与 HPC 相连。
远程信息处理控制单元：提供 GNSS 定位与 3G/4G 蜂窝连接，作为车辆与云端 FOTA 服务之间的通道。
OTA 客户端：除域控外，传统总线上的 Secondary ECU 同样作为 OTA 客户端接收更新。

功能域	主要器件（按框图）	方案价值
网关主控与安全	远程信息处理与连接处理器、安全元件、串行 EEPROM	集中管理固件分发与数据存储；安全元件保障 FOTA 过程可信，灵活应对无线更新中的网络攻击
电源管理	供电保护、电压调节器	将 12 V 车载电源转换为网关各单元所需电压并提供保护
传统总线接口	CAN / LIN / Flex-Ray 收发器及对应数据线路保护	覆盖车内多类总线，连接既有 ECU 并提供线路防护
高速以太网	以太网骨干（100 Mbps–5 Gbps）及交换机	支撑域控与 HPC 之间大带宽固件传输，适应 ECU 数量与数据量增长
蜂窝与定位	远程信息处理控制单元（GNSS、3G/4G）	提供车辆联网通道与位置信息，实现云端固件下发