车载网络的功能安全挑战，该如何应对？

 

 

现代汽车的功能越来越多，新的挑战也随之出现。尽管功能安全在汽车业不是一个新课题，但随着时间的推移，它越来越受到关注。作为设计原则，功能安全的重点在于使用电子电气 (E/E) 设备时，降低其带来人身伤害或人体健康损害的风险。功能安全原则致力于解决随机硬件故障和系统故障——均与车载网络 (IVN) 产品相关。

 

 

汽车业近期的发展趋势对功能安全提出了更高要求。比如，自动驾驶需要汽车接管驾驶任务并做出关键决策。自动驾驶对于OEM厂商和最终用户来说都是独一无二的机会，但需要新的解决方案来满足所需的高安全级别。

   

基于以太网的车载网络传输功能安全关键信息。

 

新的汽车趋势正在重新定义车载网络

 

车载网络不断发展，以适应自动驾驶汽车带来的数据量增加。数据必须易于获取且安全，以便进行实时处理和决策, 还需要降低线束成本和重量。

 

这些变化正在改变车载网络架构，并推动架构分区，即汽车功能分散在整个网络，且更依赖通信能力。相对于以往基于域的子网而言，功能安全在通信网络中更加重要。

 

 

图中的电子电气分区架构显示了汽车功能在网络上的分散分布。

 

系统功能安全和可用性：

以太网物理层（PHY）如何提供支持

 

随着汽车功能更加分散化，车载网络在确保系统功能安全和可用性方面的作用日益增强。现代汽车需要高度可靠且高速的数据通信骨干网，而骨干网需通过汽车以太网实现。交换机和物理层等以太网组件需要集成高级监测和诊断功能，以实现系统安全性和可用性目标。

 

物理层级的高级监测和诊断功能可在系统层级改进故障反应。检测故障所需的时间降至最低，系统的响应时间缩短。它们还可增强系统级故障定位，因为物理层会标记任何可能妨碍其正常运行的问题。这两种方法结合有助于在尽可能短的时间内对系统级故障做出反应。

 

网络IC功能可预防、预测和应对故障情况，为功能安全做出重大贡献。ISO26262等标准为功能安全评估提供了必要的指导。ISO26262定义了功能安全系统开发的方法；除了一些带有串行通信示例的一般准则外，没有具体的系统要求。

 

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TJA1103：恩智浦首款ASIL B以太网物理层

 

由于车载网络将在下一代汽车功能安全方面继续发挥重要作用，恩智浦将更加重视网络组件的质量和可靠性。因此，网络组件开放必须遵循ISO26262，以降低因电子电气系统故障而造成的风险。

 

恩智浦在汽车业有悠久发展历史，积累了深厚的专业知识，可遵循ISO26262开发产品，为系统的功能安全和可用性提供支持。恩智浦将推出首款符合ASIL B标准的可扩展物理层系列器件TJA1103。

 

TJA1103的开发符合ISO26262标准，有助于防止系统故障，同时确保所有相关的功能安全文档可用。在启动过程中的自诊断部署在硬件中，可防止潜在故障并支持随机故障检测。如果在功能安全环境中使用， TJA1103的错误通知功能允许主控制器做出相应的反应并恢复系统。如果无法恢复，则将受影响的部分设置为安全状态，以确保网络其余部分的安全通信。这样，网络的可靠性和质量可以得到提升，实现安全通信。

 

本文作者

Jakob Smonig，恩智浦半导体车载网络产品线的产品市场经理，负责100BASE-T1汽车以太网产品组合的全球市场营销。他曾在IVN运营部门担任项目经理，负责优化生产。Jakob拥有奥地利格拉茨技术大学电气工程和商业硕士学位。