Conception de référence T-Box et solutions pour l'Internet des Véhicules

Arrow Electronics lance une conception de référence télématique éprouvée

Le taux de pénétration des T-Box sur le marché automobile croît rapidement, passant de 28,7 % en 2018 à 32,5 % en 2019. On estime qu'il atteindra 43 % en 2020 et 95 % en 2025, devenant ainsi un équipement standard pour les automobiles. Les facteurs clés sont l'intelligence et le revenu des logiciels et services automobiles. De plus, l'essor du réseau 5G catalysera également l'Internet des véhicules et la conduite autonome. 5G+V2X deviendront des produits de nouvelle génération et la sécurité de l'information deviendra plus importante.

L'Europe a adopté la norme C-V2X en septembre 2019 et les États-Unis ont approuvé la norme C-V2X en novembre 2019. La Chine a également adopté C-V2X comme seule norme de communication télématique en janvier 2020 et a commencé à déployer des unités de bord de route (RSU) à petite échelle dans tout le pays, les OBU à petite échelle (4G+C-V2X) entreront en phase d'essai jusqu'à la fin 2021. Il est estimé qu'entre 2021 et 2025, le 4G/5G combiné avec C-V2X coexistera. En 2025, 5G+V2X sera déployé à grande échelle, la localisation à haute précision et les cartes deviendront plus importantes.

Internet of Vehicles peut être divisé en véhicules, routes et le cloud. À l'heure actuelle, Arrow Electronics peut déjà fournir des designs de référence pour T-Box, OBU, RSU et Cameras, et lancera une application mobile au début de 2021 pour surmonter l'instabilité du signal 4G(LTE).

Arrow Electronics a lancé les conceptions de référence T-Box depuis 2018, la dernière solution T-Box combinant 4G avec C-V2X pour l'OBU (ou RSU) en 2020. Le lancement de la conception de référence 5G+C-V2X OBU (ou RSU) est prévu pour le second semestre 2021. Aujourd'hui, la version 4G+C-V2X utilise le processeur d'application NXP i.MX8QX pour traiter le protocole V2X, les modules de communication Quectel AG35 et AG15, le microcontrôleur S32K14X gère les messages intersystèmes dans le véhicule, avec la protection d'alimentation de Vishay et le super condensateur comme alimentation de secours, et également le connecteur et l'antenne de Molex pour améliorer la fiabilité et la puissance du signal RF.

Notre OBU 4G+C-V2X (ou RSU) est assemblé à partir de 3 cartes : carte MCU principale, carte CORE et carte Wi-Fi. La carte MCU principale est composée des modules de communication Quectel AG35 et AG15, et de l'interface associée. La carte CORE intègre le processeur i.MX8 avec SDK embarqué et protocole V2X. Nous proposons des licences gratuites et payantes de piles de protocoles V2X éprouvées sur le site de test de Wuxi, avec une communication fiable (500-800m), une très faible latence de 50ms, et une capacité de positionnement de haute précision ainsi que des fonctionnalités de démarrage sécurisé et de mise à jour du firmware à distance (FOTA). Plateforme Cloud et logiciel d'application pour l'évaluation et la simulation du produit, afin de réduire le temps de mise sur le marché.

NXP propose des processeurs et microcontrôleurs de télématique puissants

NXP a lancé une série de microprocesseurs (MPU) et de microcontrôleurs (MCU) pour les applications télématiques cellulaires (C-V2X). Les produits couvrent les produits de la famille i.MX, principalement les produits de la famille i.MX 8DX. Que ce soit pour passer des anciens produits T-Box à une nouvelle version ou pour concevoir des produits T-Box à partir de zéro, l'i.MX 8DX est un SoC tout à fait adapté.

Les processeurs i.MX incluent principalement les iMX 8QuadMax haut de gamme, iMX 8QuadPlus, iMX 8DualMax, et les iMX 8QuadXPlus, iMX 8DualXPlus, iMX 8DualX de milieu de gamme, ainsi que les dernières versions économiques des iMX 8DXL et iMX 8SXL.

Comparé au iMX 8DualX de milieu de gamme, le iMX 8QuadPlus/iMX 8DualX haut de gamme dispose de quatre cœurs Cortex-A35/deux cœurs Cortex-A35, de DRAM 32 bits DDR3L/LPDDR4, de VPU 4K, de deux connexions Ethernet Gigabit avec AVB, d'une interface USB 3.0 et d'une interface USB 2.0, tandis que le iMX 8DualX a deux cœurs Cortex-A35, de DRAM 16 bits DDR3L/DDR4L, de VPU 1080P, d'une connexion Ethernet Gigabit avec une connexion Ethernet de 100 mégabits et de deux interfaces USB 2.0.

Le nouvel i.MX 8DXL/SXL omet le cœur DSP et ne prend pas en charge le GPU et le VPU, mais il est renforcé sur l'Ethernet. Il dispose de deux câbles Ethernet gigabit prenant en charge le protocole AVB/TSN, avec des performances de sécurité améliorées. Disponible dans un petit boîtier, il utilise une carte à six couches au lieu d'une carte à huit couches, et la carte HDI est également supprimée pour réduire le coût du BOM. Si les clients ont besoin de l'USB 3.0, il convient de choisir l'iMX 8QuadPlus/iMX 8DualPlus.

Pour correspondre à l'i.MX 8DXL/SXL du nouveau produit, NXP a également introduit une puce de gestion d'alimentation compatible. Auparavant, il était associé à un PF8100 ou PF8101, tandis que le nouveau produit était associé à un PF7100 pour fournir une puissance et une efficacité accrues, minimiser les CEM, optimiser la taille et se conformer à la norme d'application ASIL-B.

De plus, NXP a également introduit un MCU S32K avec iMX SoC, qui prend en charge une variété de modèles et de spécifications. La mémoire flash varie de 128K à 8MB, la SRAM varie de 16K à 1152K, l'eDMA peut prendre en charge jusqu'à 32 canaux, et une variété de spécifications de package supportées et de normes de sécurité sont disponibles. Comparée à la série S32K1, la série S32K3 est améliorée vers un cœur M7 en efficacité prenant en charge jusqu'à quatre cœurs, à 320 MHz en fréquence, et à 8MB en mémoire à partir de 2MB. La fonction de sécurité prend en charge non seulement le chiffrement symétrique mais aussi le chiffrement asymétrique. La fonction OTA prend également en charge l'échange A/B, le retour en arrière du firmware, etc. Les normes de sécurité prises en charge sont améliorées de ASIL B à ASIL B/D. Ethernet prend également en charge les protocoles TSN et AVB, ainsi qu'un CAN FD à 8 canaux, et prend en charge une interface I3C et une vitesse de transmission plus rapide. Disponible dans un package MaxQFP spécifique à NXP, la taille est réduite jusqu'à 65 % par rapport au package LQFP.

Le supercondensateur de Vishay fournit une alimentation de secours pour les applications de télématique

Qu'est-ce que l'alimentation de secours ? Lorsque l'alimentation principale disparaît, le système bascule vers l'alimentation de secours pour remplacer l'alimentation électrique. L'alimentation de secours pour les véhicules est généralement utilisée pour remplacer l'alimentation principale lorsque la batterie principale cesse de fonctionner et fournir une alimentation de secours et gérer les travaux ultérieurs tels que le stockage des données ou la transmission des données à la plateforme cloud. La capacité de l'alimentation de secours à gérer de tels travaux est particulièrement importante.

En prenant comme exemple une T-Box avec une entrée de 12V et une sortie de 3,3V vers une puce NXP S32K144 core et une puce AG35 LTE4G, lorsqu'un supercondensateur est utilisé pour concevoir l'alimentation de secours, il existe deux approches. La première consiste à connecter directement le supercondensateur à 12V. Étant donné que le supercondensateur est généralement de 3V ou 2,7V, cette approche nécessite la connexion de plusieurs supercondensateurs en série pour couvrir toutes les sources d'alimentation, mais de cette manière, la valeur de la capacitance diminuera. L'autre approche consiste à connecter le supercondensateur à une alimentation core de 3,3V. Comme la plupart des systèmes ont cessé de fonctionner lorsqu'un accident se produit, seule l'alimentation core doit être fournie, la valeur de la capacitance sera plus élevée, le coût sera plus bas et la taille sera plus petite. L'inconvénient est que certains des puces peuvent devoir être suralimentés.

En prenant comme exemple le fonctionnement d'un système LTE, sa tension de fonctionnement la plus élevée est de 3V, la plus basse est de 2,5V, et chaque décharge est de 2A, ce qui prend 500ms. Selon la formule, chaque impulsion nécessite 71,4mV. Si sept impulsions sont nécessaires pour compléter la transmission de données, un total de 500mV est requis. 3V moins 500mV correspond exactement à 2,5V, c'est-à-dire la tension de fonctionnement la plus basse. Selon la formule, un supercondensateur avec une valeur de capacité de 14F est requis. Vishay propose un calculateur en ligne. Tant que les paramètres pertinents mentionnés ci-dessus sont saisis, vous pouvez savoir quelle valeur de capacité vous devez utiliser pour votre supercondensateur. Vous pouvez également accéder directement à la fiche technique du produit correspondant pour référence.

Le supercondensateur possède également deux conceptions de circuit. La première consiste à connecter le supercondensateur à une source de 3,3V dans le système, tandis que la seconde consiste à connecter le supercondensateur en parallèle avec la batterie. Dans la première méthode, le supercondensateur peut être chargé tant qu'il existe une source de 3,3V dans le système. Lorsque l'alimentation principale disparaît, le supercondensateur prendra le relais de la décharge jusqu'à ce qu'il tombe à 2,5V. Avec une valeur de capacitance plus élevée, lorsque le 3,3V est rétabli, le supercondensateur peut être automatiquement chargé, sans trop de maintenance manuelle et avec une tension de support inférieure. Dans la seconde méthode, le supercondensateur est connecté en parallèle avec la batterie, ce qui nécessite de connecter plus de supercondensateurs en série, entraînant une valeur de capacitance plus petite, une tension de support plus élevée, une taille plus grande et un courant d'appel à gérer.

Vishay propose principalement deux séries de supercondensateurs pour les applications V2X, à savoir les 220ED2C et 230EDLC-HV. Le 220ED2C a une tension nominale de 2,7V et le 230EDLC-HV a une tension nominale de 3V. Le 230EDLC-HV offre des valeurs de capacité nominale allant de 8F à 60F, peut être utilisé pendant plus de 1000 heures à 85℃, et peut être chargé et déchargé rapidement. De plus, les supercondensateurs peuvent fonctionner à basse température grâce à un capteur de température NTC et au chauffage par résistance à couche épaisse, et les deux séries supportent la certification de norme automobile AEC-Q200.

Molex propose des connecteurs FAKRA stables pour véhicules

Pour les applications télématiques, un connecteur stable doit être adopté pour assurer le fonctionnement stable du système. Le connecteur FAKRA de Molex est la solution la plus adaptée. Pour la signification originale en allemand, FAKRA signifie expert automobile. Les connecteurs FAKRA proviennent de l'interface de connecteur RF SMB, et son nom correspondant est différent des autres connecteurs, par exemple, la prise est appelée le contact mâle et la fiche est appelée le contact femelle.

Il existe principalement quatre types de connecteurs de signaux dans les automobiles, y compris le lien coaxial utilisant des connecteurs FAKRA, le lien en fibre optique, le lien électrique blindé (tel que USB et LVDC), et le lien sans fil (tel que les antennes). FAKRA est principalement utilisé pour la connexion des cartes et systèmes de navigation, l'affichage de télévision et vidéo, la diffusion de signal numérique, les smartphones, l'entrée sans clé et le démarrage, la détection de la pression des pneus, le préchauffage du volant/siège, le contrôle de distance et les systèmes de freinage automatique.

Les connexions FAKRA traditionnelles dans les automobiles utilisent 11 couleurs et codes correspondants. Par exemple, le code C est un fil bleu, connecté aux systèmes GPS, le code E est un fil vert, connecté à la ligne de signal TV 1, et est souvent utilisé pour inverser une image. La nouvelle génération de connecteurs FAKRA ajoute trois codes et couleurs, à savoir, le code L est rouge carmin, le code M est orange pastel, et le code N est vert pastel, afin que les ingénieurs concevant des équipements automobiles aient plus de choix et que ces connecteurs puissent être utilisés dans diverses nouvelles applications.

Molex propose une variété de connecteurs SMB FAKRA, y compris certains connecteurs PCB et ensembles de câbles. Molex est un partenaire de longue date des fabricants d'équipements automobiles de premier rang depuis 2002, et dispose d'une vaste base de données de produits, offrant plus de 400 numéros de pièce actifs, et soutenant des produits hautement personnalisés, tels que FAKRA à quatre voies, FAKRA à deux voies, FAKRA étanche (IP-69K), assemblage de fils, etc., pour répondre aux différentes exigences de conception des clients.

Conclusion

La télématique est l'une des applications de marché les plus prometteuses à l'heure actuelle. Arrow Electronics, avec NXP, Vishay, Molex et d'autres fabricants, fournit des solutions éprouvées et complètes et sera le meilleur partenaire pour ceux qui souhaitent entrer sur le marché de la télématique. Arrow Electronics propose divers produits et services techniques des fabricants concernés, qui vous aideront à saisir rapidement les opportunités du marché.