車載網(wǎng)絡(luò)的功能安全挑戰(zhàn)，該如何應(yīng)對？

現(xiàn)代汽車的功能越來越多，新的挑戰(zhàn)也隨之出現(xiàn)。盡管功能安全在汽車業(yè)不是一個新課題，但隨著時間的推移，它越來越受到關(guān)注。作為設(shè)計原則，功能安全的重點在于使用電子電氣 (E/E) 設(shè)備時，降低其帶來人身傷害或人體健康損害的風(fēng)險。功能安全原則致力于解決隨機(jī)硬件故障和系統(tǒng)故障——均與車載網(wǎng)絡(luò) (IVN) 產(chǎn)品相關(guān)。

汽車業(yè)近期的發(fā)展趨勢對功能安全提出了更高要求。比如，自動駕駛需要汽車接管駕駛?cè)蝿?wù)并做出關(guān)鍵決策。自動駕駛對于OEM廠商和最終用戶來說都是獨一無二的機(jī)會，但需要新的解決方案來滿足所需的高安全級別。

基于以太網(wǎng)的車載網(wǎng)絡(luò)傳輸功能安全關(guān)鍵信息。

新的汽車趨勢正在重新定義車載網(wǎng)絡(luò)

車載網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展，以適應(yīng)自動駕駛汽車帶來的數(shù)據(jù)量增加。數(shù)據(jù)必須易于獲取且安全，以便進(jìn)行實時處理和決策, 還需要降低線束成本和重量。

這些變化正在改變車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并推動架構(gòu)分區(qū)，即汽車功能分散在整個網(wǎng)絡(luò)，且更依賴通信能力。相對于以往基于域的子網(wǎng)而言，功能安全在通信網(wǎng)絡(luò)中更加重要。

圖中的電子電氣分區(qū)架構(gòu)顯示了汽車功能在網(wǎng)絡(luò)上的分散分布。

系統(tǒng)功能安全和可用性：

以太網(wǎng)物理層（PHY）如何提供支持

隨著汽車功能更加分散化，車載網(wǎng)絡(luò)在確保系統(tǒng)功能安全和可用性方面的作用日益增強(qiáng)?，F(xiàn)代汽車需要高度可靠且高速的數(shù)據(jù)通信骨干網(wǎng)，而骨干網(wǎng)需通過汽車以太網(wǎng)實現(xiàn)。交換機(jī)和物理層等以太網(wǎng)組件需要集成高級監(jiān)測和診斷功能，以實現(xiàn)系統(tǒng)安全性和可用性目標(biāo)。

物理層級的高級監(jiān)測和診斷功能可在系統(tǒng)層級改進(jìn)故障反應(yīng)。檢測故障所需的時間降至最低，系統(tǒng)的響應(yīng)時間縮短。它們還可增強(qiáng)系統(tǒng)級故障定位，因為物理層會標(biāo)記任何可能妨礙其正常運行的問題。這兩種方法結(jié)合有助于在盡可能短的時間內(nèi)對系統(tǒng)級故障做出反應(yīng)。

網(wǎng)絡(luò)IC功能可預(yù)防、預(yù)測和應(yīng)對故障情況，為功能安全做出重大貢獻(xiàn)。ISO26262等標(biāo)準(zhǔn)為功能安全評估提供了必要的指導(dǎo)。ISO26262定義了功能安全系統(tǒng)開發(fā)的方法；除了一些帶有串行通信示例的一般準(zhǔn)則外，沒有具體的系統(tǒng)要求。

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TJA1103：恩智浦首款A(yù)SIL B以太網(wǎng)物理層

由于車載網(wǎng)絡(luò)將在下一代汽車功能安全方面繼續(xù)發(fā)揮重要作用，恩智浦將更加重視網(wǎng)絡(luò)組件的質(zhì)量和可靠性。因此，網(wǎng)絡(luò)組件開放必須遵循ISO26262，以降低因電子電氣系統(tǒng)故障而造成的風(fēng)險。

恩智浦在汽車業(yè)有悠久發(fā)展歷史，積累了深厚的專業(yè)知識，可遵循ISO26262開發(fā)產(chǎn)品，為系統(tǒng)的功能安全和可用性提供支持。恩智浦將推出首款符合ASIL B標(biāo)準(zhǔn)的可擴(kuò)展物理層系列器件TJA1103。

TJA1103的開發(fā)符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)，有助于防止系統(tǒng)故障，同時確保所有相關(guān)的功能安全文檔可用。在啟動過程中的自診斷部署在硬件中，可防止?jié)撛诠收喜⒅С蛛S機(jī)故障檢測。如果在功能安全環(huán)境中使用， TJA1103的錯誤通知功能允許主控制器做出相應(yīng)的反應(yīng)并恢復(fù)系統(tǒng)。如果無法恢復(fù)，則將受影響的部分設(shè)置為安全狀態(tài)，以確保網(wǎng)絡(luò)其余部分的安全通信。這樣，網(wǎng)絡(luò)的可靠性和質(zhì)量可以得到提升，實現(xiàn)安全通信。

本文作者

Jakob Smonig，恩智浦半導(dǎo)體車載網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品線的產(chǎn)品市場經(jīng)理，負(fù)責(zé)100BASE-T1汽車以太網(wǎng)產(chǎn)品組合的全球市場營銷。他曾在IVN運營部門擔(dān)任項目經(jīng)理，負(fù)責(zé)優(yōu)化生產(chǎn)。Jakob擁有奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)電氣工程和商業(yè)碩士學(xué)位。