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基于RH850的汽车ECU的解决方案

来源: 瑞萨
2018-03-28
类别:汽车电子
eye 367
文章创建人 拍明

       相关元器件供应:

       型号:RH850     品牌:瑞萨

  1、High Scalability

  Scalability

  Scalable CPU core, memory, and peripherals allow reuse of software resources

  Integrated peripheral function IPs and scalability

  General specifications of basic IPs (serial, counter, etc.) have been refined from existing specifications, and will continue to retain compatibility in the future

  Specifications of differentiated IPs (engine control, motor control timer, etc.) have been evolved even further to help increase the competitiveness of the customer's product

  PWM: Pulse Width Modulation

  LVD: Low Voltage Detection

  CAN: Control Area Network

  LIN: Local Interconnect Network

  FlexRay: An in-vehicle network (in-vehicle LAN) standard

  2、High Performance

  High-performance CPU core

  Greatly improved response performance for frequently used interrupt handling

  Batch save/restore of multiple registers

  Stop currently running program in an instant

  Resume from interrupt handling in an instant

  Branch prediction mechanism

  Predict the flow of a program using a learning function

  High-speed flash access

  Read and run the next program in an instant

  Low power consumption

  Thorough low power capabilities contribute to reduced overall power consumption of automobiles

  Reduced operating power

  Use of 40nm process enables finer circuitry and reduced operating power

  Reduced leakage power

  Use of low leak transistor reduces leakage power

  Reduced standby power consumption

  Cut power to circuits that are idle during standby to further reduce power consumption

  Multi-core technology

  Low power consumption and high performance are realized using multi-core technology.

  Cores performing functional safety, high-speed calculation, and input/output processing can be combined to achieve a high-performance core configuration.

  3、High Reliability

  Support Customers functional safety activities compliant with ISO26262



  瑞萨电子和领先的一家嵌入式安全系统公司共同协作开发具有高安全性的集成式软硬件平台解决方案,用以保护汽车电子控制单元(ECU)。

  新型组合软/硬件平台解决方案包括集成于单片上的瑞萨电子RH850/P1x-C系列汽车安全微控制器(MCU):通过安全软件堆栈系统CycurHSM保证功能安全、安全性和车辆控制网络技术,实现高度复杂的汽车安全解决方案。

  新解决方案可缩短开发时间,并将安全功能集成到注重网络信息安全类的汽车ECU应用中。此外,该解决方案还可作为一个跳板,通过加速安全和安保功能集成最终实现自动驾驶。

  在自动驾驶时代,车载信息娱乐网络、车车通信(V2V)和车路通信(V2I)将成为主流。这些网络之间实现互联通信后,将能够让系统获得路况信息和其他可能影响驾驶体验的信息。同时它也需要稳健的安全措施,以确保系统受到保护,防止未经授权的外部侵入。

  RH850/P1x-C系列将硬件安全模块与支持数据加密、身份验证和随机数生成的协处理器集成,以满足车辆系统中这些关键任务的安全要求。CycurHSM是一种安全软件堆栈,其完全兼容RH850/P1x-C MCU,可通过其它安全服务(如安全启动、安全闪灯和调试)增添硬件中的安全功能。

  新的使用案例,如软件更新空中下载(OTA)或先进驾驶员辅助系统(ADAS)和所产生的车载通信,都需要更高的ECU防护等级,以防止未经授权侵入或恶意侵入和操纵车辆。因此,除了保护软件外,ECU内的硬件安全保护也必不可少。

  瑞萨电子和嵌入式安全系统产品组合在全球范围内的推出,增强了互联、高度自动化车辆的安全性,为客户提供了高价值,并解决了上文提及的安全问题。

  组合软/硬件平台解决方案的主要特点:

  1)组合解决方案利用高度优化的HSM技术促进了自动驾驶时代车辆所需的安全功能

  组合软/硬件解决方案包括瑞萨电子40纳米汽车RH850/P1x-C片上硬件安全模块(HSM)、ICU-M,及高度优化软件,可确保ECU安全性达到最 高级别。

  ICU-M提供基于私有和公共密钥加密技术的安全服务,这些服务能够执行高级网络安全防御。ICU-M包括专用的安全代码/数据闪存、通过动态认证增强调试控制的方法、具有多个执行上下文和复杂加密模式的快速AES引擎、由符合AIS-31的真随机数发生器产生的伪随机数生成,以及许多其它安全特征。

集成软/硬件、用于保护汽车ECU的解决方案.png

  CycurHSM是一个可扩展的解决方案,范围从SHE和SHE+到完整的HSM功能(如安全闪灯、安全车载通信、安全引导高级机制、安全调试或功能激活)。CycurHSM在ICU-M上运行,并提供专用软件接口以利用HSM技术的全部功能。

  2)简化安全功能的验证,将开发和实现时间显著缩短90%

  ECU开发人员可以通过瑞萨电子和最佳匹配组件简化所需安全功能的验证。对于现有的AUTOSAR应用程序,由于组合软/硬件解决方案完全符合AUTOSAR,因此无需进一步开发安全功能,而剩余任务可归结为软件的简单配置,从而将开发时间缩短90%。

  对于新应用,不管是否符合AUTOSAR标准,由组合软/硬件提供的清洁接口能够让系统开发人员专注于高级软件开发,而无需担心低级别或硬件特定的问题。因此在新应用中可将总开发时间显著缩短至少50%。

  3)提供额外的安全服务,可进一步优化安全功能,使高度自动化车辆增值

  安全解决方案可通过额外的安全服务(如风险分析和高效安全概念)及软件产品进一步丰富。安全解决方案还可集成到完整的AUTOSAR堆栈中。

  联合开发的平台解决方案是一个交钥匙、高质量解决方案,其中集成了两家汽车专业企业所产的多种软硬件产品。通过由瑞萨电子和安全系统公司联合开发的完整软硬件方法,可达到新型汽车用例规定的安全和性能水平,以避免远程攻击和各种安全问题。

  它和普通的电脑一样,由微处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。用一句简单的话来形容就是“ECU就是汽车的大脑”。

  ECU的电压工作范围一般在6.5-16V(内部关键处有稳压装置)、工作电流在0.015-0.1A、工作温度在-40℃~80℃。能承受1000Hz以下的振动,因此ECU损坏的概率非常小,在ECU中CPU是核心部分,它具有运算与控制的功能,发动机在运行时,它采集各传感器的信号,进行运算,并将运算的结果转变为控制信号,控制被控对象的工作。它还实行对存储器(ROM/FLASH/EEPROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)和其它外部电路的控制;存储器ROM中存放的程序是经过精确计算和大量实验取得的数据为基础编写出来的,这个固有程序在发动机工作时,不断地与采集来的各传感器的信号进行比较和计算。把比较和计算的结果用来对发动机的点火、空燃比、怠速、废气再循环等多项参数的控制。

  改装ECU,就是通过改变处理问题的方法(原先设定好的ECU程序),来达到改变发动机运行的目的。所谓的“ECU程序”,其实就是一套运算法则,它存放在储存器内,对从输入设备经控制器转化而来的信号,处理生成对应的指令信号,从输出设备传输出去。于是,我们对于ECU参数的修改,实际上就是在修改运算法则。

  然而这时问题就出现了,当输入信号超出ECU内默认的正常值(过多或过少),不仅调校无效,更加有可能亮起故障信号灯。这时我们能做的,是让这个信号不超出正常值;要么干脆放弃这个原装设定的法则,当然就是不用原装电脑;又或者狡猾地用另外一套电脑实现你的运算法则,而同时让它“骗”原厂ECU。

  ECU改装的方式

  这就引入到三种ECU改装的方式了。ECU改装只是一个笼统的说法,这当中又可以分为直接改变ECU运算器硬件的改装与改变内部程序的改装。“行骗”的方式主要有三种。

  1 替换式

  直接改变ECU运算器硬件,就是我们在赛车场非常常见的“替换式电脑”,用“全职替换式ECU”控制发动机,例如Motec、Haltech等品牌,就是较为著名的全取代式电脑,这种改装通常都是搭配重度的发动机硬件改装使用,由于改装后发动机的工作温度、进气量、喷油量、压缩比等数据大大超出原厂设定范围,也就是说发动机经过了非常大的改装作业后,原厂ECU完全无法满足硬件的需求时,这种竞技型产品是最合适的选择。

  替换式电脑完全无需考虑到原厂数据的局限性,所有数据任由技师随意设定。虽说替换式电脑有着无比强大的可调性,但这种电脑也正因没有固定的形式与规格,一切需要从头开始。使得对技师的要求非常之高。至于多困难,光是让车辆正常启动后怠速稳定,一两天的调校时间一点也不稀奇,所以这种替换式电脑多用于不计成本的职业车队。

  2 写入式

  而写入式改装ECU则保留了原厂ECU硬件部分,采用将新的运行管理程序写入ECU程序的方法,因为改变了原厂设定程序,写入式ECU又称改写ECU或民间常说的刷电脑。这种改装方式虽然受原厂ECU与传感器所限,可调整范围相对较小,但由于不会破坏原厂其他功能的使用以及更为稳定安全的特点,受到了更多改装玩家的青睐。

  许多品牌都会推出对应特定车型的ECU程序,较为流行的一些写入式ECU改装品牌更是宣传其设定的ECU程序会针对当地油品、气候等因素,亦可选择低扭增强型、峰值马力增高型甚至是比原厂更省油的ECU改装程序。

  3 外挂式

  外挂式改装ECU,简单说就是通过将信号“偷偷”更换,欺骗带有保护程序的ECU来达到改变执行程序的目的。首先,外挂ECU将各个传感器所反馈回ECU的信号进行拦截,针对需要调整的信号进行修改(可以理解为作弊,目的是骗过原厂ECU),将本来超过原厂ECU认可上限的信号变成正常信号输入原厂ECU,ECU接收到“正常信号”后将原厂设定的执行程序输出至外挂ECU,这时外挂ECU再将信号进行修改(这时原厂ECU发出的指令并不适合执行元件进行工作)。

  在上述一系列动作之后,一次成功的欺骗算是完成了。外挂式改装ECU可调范围介于其他两种方式之间。但由于现代汽车ECU的性能越来越强大,自我保护程度更高,外挂式电脑的操作难度也越来越大。

  总的来说,三种方式各自有自己的优缺点,替代式适合重度改装甚至竞技改装,刷写式适合原装ECU保护性较强以及轻度改装,外挂式的电脑则适合轻度至中度的改装,并且对应较为容易修改数据的原装ECU。

责任编辑:Davia

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标签: ECU

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