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航芯方案 | 智能網聯汽車終端T-BOX應用方案

隨著5G時代的到來，汽車智能化、網聯化程度的不斷提高，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了很多便利，同時也帶來了極大的信息安全挑戰，必須嚴格保證其數據傳輸的安全性、加密性、準確性，才能促進車載終端的進一步發展。

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，是車載聯網通訊終端，通過3G/4G/5G遠程連接TSP(Telematics Service Provider，內容服務提供者)平臺實現車輛遠程通訊及遠程服務，如下圖所示（圖片來源見水印）：

T-BOX的主要功能如下：

1. 數據采集和存儲：

T-BOX通過CAN接口接入DCAN總線，通過CAN網絡進行數據采集。主要對整車信息、驅動電機信息、燃料電池信息、發動機數據、車輛位置信息等數據進行采集并解析。采集信息后，T-BOX按照最大不超過30s時間間隔，將采集到的實時數據保存在內部存儲介質中，若出現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可以實現遠程查詢車輛狀態，比如車輛燃油比例，車窗車門關閉狀態，行駛里程等；還可以控制車門開關、鳴笛閃燈、開啟空調、啟動發動機、車輛定位等。其運行流程是，首先用戶通過APP發送命令給TSP后臺，TSP后臺發出監控請求指令到車載T-BOX，車輛獲取控制命令后，通過CAN總線發送控制報文并實現對車輛的控制，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，車輛碰撞觸發安全氣囊后，T-BOX會自動觸發乘用車客戶救援熱線號碼，自動上傳車輛位置信息至后臺，同時后臺將發信息給所有緊急聯系人，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據處理中心。系統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、發動機管理系統、變速箱控制系統、輔助保護系統等自助診斷服務，及時反饋車輛狀態報告（四門開關狀態，后備箱開關狀態，四門玻璃狀態、發動機機艙蓋狀態、駐車標志等）以及遠程儀表臺（燃油剩余量、剩余電量、可續航里程、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

隨著車聯網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據和用戶身份信息，其安全性越發的重要，如果其遭受網絡安全威脅，不管是對公司，還是對用戶的損失影響都將是巨大的。

根據EVITA(E-safety vehicle intrusion protected applications，一個由歐洲汽車相關企業聯合組織的關于車輛安全的研究項目)發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的數據應該是加密的，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：

模組負責應用層業務，也包括相關的文件系統、日志系統的管理；MCU負責與電源管理、網絡管理等底層業務，中間通過SPI/ISO7816/UART等通訊方式進行數據交互，SE單元用于存儲敏感數據并對傳輸的數據做加密處理。

上海航芯 ACM32F403 主控芯片

ACM32F403芯片采用高性能內核，支持Cortex-M33和Cortex-M4F指令集。芯片內核支持一整套DSP指令用于數字信號處理，支持單精度FPU處理浮點數據，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，內嵌數學硬件加速，內置最大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個系統看門狗，1個獨立看門狗，一個低功耗的實時鐘（RTC），內置多路UART、LPUART、SPI、I2C、I2S、CAN、全速USB等豐富的通訊外設，內建AES、CRC、TRNG等算法模塊。

上海航芯 安全芯片 S6A/S6B

S6A/S6B 車規級 ESAM 產品是上海航芯自主開發的安全模塊， 它是一個具有操作系統(COS)的安全存取單元，將其嵌入專用通用設備中，完成數據的加密解密、雙向身份認證、訪問權限控制、通信線路保護、臨時密鑰導出、數據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

? 用戶區數據存儲容量 10Kbytes，10 萬次擦寫次數

? 支持 ISO/IEC 7816 T=0 通信協議

? 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

? 符合車規級 AEC-Q100 Grade 1 認證