【意法半导体(ST)】远程信息处理和连接控制单元解决方案_电路方案

方案介绍

远程信息处理控制单元（TCU）和连接控制单元（CCU）是现代车辆复杂远程信息处理系统的核心。它们负责管理多个模块和子系统之间的内部连接，包括宽带蜂窝调制解调器和无线连接模块（如蓝牙、Wi-Fi 等）。设计汽车远程信息处理单元的关键问题之一，是如何有效连接各种车载数据和控制总线，同时确保网络安全性。

意法半导体为 TCU/CCU 应用提供多元化的产品选择，包括专为特定应用而设计的标准产品（ASSP）、嵌入式软件，以及专为远程信息处理控制单元（TCU）打造且经过成本优化的可扩展型片上系统（SoC）解决方案，同时配备全套标准接口和安全解决方案，为车载远程信息处理系统提供完整的硬件与软件支撑。

TCU/CCU 系统以远程信息处理与连接处理器为核心，通过电源管理、定位、无线连接、有线连接、传感器和音频放大等模块协同工作，实现车辆与外部网络的连接及车内数据总线的汇聚（系统架构见文末示意图）：

· 核心处理与安全：远程信息处理与连接处理器作为系统核心，运行远程信息处理协议栈与连接管理软件；安全元件（Secure Elements）提供硬件级加密与身份认证，保障网络安全性。

· 电源管理：12V 车载电源经电源保护电路和电压调节器，为处理器、无线模块、传感器及各子系统提供稳定供电。

· 定位：GNSS 接收机配合天线保护电路和安全元件，实现车辆卫星定位，为远程信息处理服务提供位置数据。

· 无线连接：集成蓝牙低功耗（BLE）、Wi-Fi 调制解调器、3G/4G 宽带蜂窝调制解调器及 eSIM，配合巴伦滤波器和天线保护电路，实现车辆与外部网络的多模无线连接。

· 有线连接：通过 CAN 收发器、CAN FD 收发器和以太网 PHY，配合数据线保护电路，连接车载 CAN 总线和以太网，实现车内数据与控制总线的有效汇聚。

· 传感器：6 轴惯性测量单元（IMU）和 MEMS 麦克风采集车辆运动状态与音频信息，为远程信息处理应用提供传感数据输入。

· 音频放大：Class-AB 和 Class-D 音频功率放大器配合音频线路保护电路，驱动车载扬声器，实现音频输出。

核心参数：专为远程信息处理控制单元（TCU）打造的可扩展型片上系统（SoC），经过成本优化，集成处理器核心、通信接口与安全模块，支持宽带蜂窝连接和车载总线汇聚。
推荐方案：意法半导体 TCU 可扩展型 SoC 解决方案。
方案价值：作为 TCU/CCU 系统的运算与连接核心，可扩展架构适配不同性能等级和成本档位的车型需求；单芯片集成减少外围器件，简化系统设计，降低整体 BOM 成本。

核心参数：专为特定应用而设计的标准产品（ASSP），配合嵌入式软件，实现远程信息处理协议栈、连接管理与车载总线网关等专用功能。
方案价值：ASSP 针对 TCU/CCU 特定功能优化，相比通用方案缩短开发周期；嵌入式软件提供成熟的协议栈和连接管理功能，减少底层软件开发工作量，加速产品上市。

核心参数：安全元件（Secure Elements）提供硬件级加密、身份认证与安全启动，配合全套安全解决方案，保障车载网络通信安全与设备身份可信。
方案价值：网络安全性是设计汽车远程信息处理单元的关键问题之一。安全元件从硬件层面保障数据加密、设备认证与防篡改，防止未授权访问和网络攻击，满足车载网络安全要求。

核心参数：GNSS 接收机实现车辆卫星定位；蓝牙低功耗（BLE）、Wi-Fi 调制解调器、3G/4G 宽带蜂窝调制解调器及 eSIM 实现多模无线连接；配合巴伦滤波器和天线保护电路保障射频性能。
方案价值：宽带蜂窝调制解调器和无线连接模块是 TCU/CCU 管理的核心子系统。多模无线连接覆盖蜂窝、Wi-Fi 和蓝牙等多种通信方式，GNSS 定位提供车辆位置信息，天线保护电路提升射频前端在车载环境下的抗干扰能力与可靠性。

核心参数：CAN 收发器、CAN FD 收发器和以太网 PHY，配合数据线保护电路，连接车载 CAN 总线和以太网，实现车内数据与控制总线的有效汇聚。
方案价值：有效连接各种车载数据和控制总线是 TCU/CCU 设计的关键问题之一。CAN/CAN FD 和以太网接口同时覆盖传统车载总线与新一代车载以太网，数据线保护电路防止静电和过压损坏通信接口，保障总线通信的可靠与安全。

核心参数：6 轴惯性测量单元（IMU）和 MEMS 麦克风采集车辆运动状态与音频信息；Class-AB 和 Class-D 音频功率放大器配合音频线路保护电路驱动车载扬声器。
方案价值：IMU 提供车辆姿态与运动数据，MEMS 麦克风采集音频信号，二者为远程信息处理应用提供传感输入；音频放大器实现语音通话与提示音的清晰输出，完善 TCU/CCU 的音频交互能力。