车载内饰灯光的集中软件控制系统设计

BMW和ADI合作探索了一种集中式和区域控制器的方式，用灯光控制来做尝试《CENTRALISED SOFTWARE AND ZONAL ARCHITECTURES FOR FUTURE INNOVATIVE AMBIENT LIGHTING ENABLED BY E2B 10BASE-T1S》，本文主要就这篇介绍做一些整理。

● 2021年SOP的经典控制系统 

这是一个分布式和异构的系统，需要实现同步操作，集成了多种不同的技术，其中包括LIN Hub、LIN RGB和中央ECU的软件。用于实现静态、动态和功能性照明，其中包括5个LIN。这个系统有一些限制，其中之一是由于LIN的限制，所以动画和外观的多样性有限。整个系统中LED的数量也是有限的，而单个条带中LED的最大数量为63。这个系统没有与区域架构进行对齐，难以软件更新。 

在面向未来迭代的过程中，需要注意很多因素：总线技术（如CAN和Flexray）、软件分区（AUTOSAR与LINUX之间的选择）、系统需要同步操作、LED的更新速度为20毫秒（存在一定的抖动）。

● 面向2025年的系统设计

从功能性角度来看，系统具有以下好处：

实现了实时光功能，能够提供动态投影和多维度的照明体验，包括2D效果。可以与客户进行互动和个性化设置，同时能够根据实时输入实现动态光功能。所有照明组件都能够同步控制，具有中央逻辑，也能够支持按需功能，保持始终新鲜。 

从系统布置层面，优化了布线束，消除了布线束接头，提高了系统的可靠性。使用了区域架构，底层不需要软件（仅使用硬件组件来实现功能）

● 区域架构设计

区域架构是指E2B中心集线器的所有硬件实施，通过10BASE-T1S以太网进行通信并将信号转换为ILaS。ILaS可用于不同的区域，例如仪表板。电源由区域ECU提供，并通过组件进行循环传递。ILaS经过光组件的循环传递。对于小型车辆，一个E2B中心集线器已足够，而对于完整的大型车辆，还可以添加额外的E2B中心集线器。

E2B提供了一个高度优化但灵活的硬件化以太网边缘节点，具有以下优势：

●  消除了软件/软件质量要求：仅硬件的边缘节点

●  OTA（Over-The-Air）升级简化：不需要对边缘节点进行OTA升级

●  确定性：硬件实现提供了完全确定性的照明接口

●  诊断：由中央ECU处理，所有连接诊断都在硬件中启用

●  安全性：基于硬件的方法减少了可能的攻击面

照明动画同步要求：

●  必须稳定，抖动小于1-2毫秒。

●  必须精确到20毫秒的精度，可配置以适应照明带的长度。

●  跨应用程序同步，延迟必须小于150毫秒，以便进行HMl（人机界面）交互。

●  易于调整以与其他功能对齐，例如Ambilight显示、危险指示和安全出口指示。

通过gPTP同步的照明系统，所有节点都同步到gPTP时间基准。使用IEEE 802.1AS进行演示时间以控制激励，MAX TRANSIT时间考虑了最坏情况下的软件时间基准不确定性和网络延迟。E2B终端节点具有固定的确定性延迟，保证了到端点（例如LED）的准确性。这是跨应用程序的解决方案，时间基准与所有以太网节点共享，实现了所有传感器/执行器的同步协调。与传统网络技术相比，这更容易实现、维护和扩展。

来自“用户空间”的直接驱动将无法实现所需的动画准确性，因此需要在更新中嵌入动画呈现时间。采用基于gPTP时间的同步执行，边缘节点实现同步激励。通过增加动画时间来实现所需的刷新率，照明应用程序可以安排多个动画更新。动画更新在边缘节点的硬件FIFO中排队，边缘节点在嵌入的动画时间执行更新。

小结

汽车内饰灯光控制正在经历重大变革。利用以太网生态系统（交换机/TSN等）简化了系统的实施。10BASE-T1S的可用性进一步简化了系统设计，将以太网引入了边缘计算中。使用E2B，使所有硬件边缘节点成为可能，进一步降低了边缘节点的复杂性，并实现了软件的集中化。

编辑：黄飞