网关平台的制作方法

本实用新型涉及汽车控制技术领域，特别涉及一种网关平台。

背景技术：

网关(Gateway)，又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。

汽车网关，承担不同总线类型之间的协议转换工作，根据实际需求路由信号和消息，控制路由时序，并参与各网段的网络管理。网关也是直接和车辆诊断系统(OBD)接口的车载节点，负责整车诊断报文的转发与控制，同时承担外界对车内网络潜在风险的防御。

目前市场上的汽车网关平台(GAW)与互联设备(TBox)是两个节点，如图1所示，GAW负责车内的CAN/LIN通信路由，TBox负责车外无线网络的通信路由，两个产品之前通过CAN线相连，通信效率不高且通信内容容易被监听。

另外，市面上的TBox无法直接获取整车的数据，需要通过网关来转发，通信效率不高，且此方面需求变更将涉及TBox与GAW两个节点，工程变更面广，市面上的网关无法处理复杂的算法，只能做简单的路由和转发，无法做复杂的数据分析，加工和处理，市面上的TBox安全级别较低，且无法实时响应车内的异常事件，及休眠唤醒事件。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种网关平台，以解决现有的汽车网关平台与互联设备通信效率不高的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种网关平台，所述网关平台包括微控制器和微处理器，其中：

所述微控制器包括CAN/LIN网关模块和互联设备控制模块，所述CAN/LIN网关模块配置实时操作系统以实现车内CAN/LIN网络的通信；

所述微处理器包括互联设备处理模块，所述互联设备处理模块配置智能操作系统Linux实现设备互联功能；

所述互联设备控制模块采集各个互联设备的信号，并发送至所述互联设备处理模块；所述互联设备处理模块根据各个互联设备的信号处理数据并得到计算结果，将所述计算结果发送至所述互联设备控制模块，所述互联设备控制模块根据计算结果控制各个互联设备。

可选的，在所述的网关平台中，所述微处理器和微控制器之间采用高速SPI总线通信。

可选的，在所述的网关平台中，所述微控制器采用具有硬件安全模组的ST PowerPC架构的芯片。

可选的，在所述的网关平台中，所述微处理器具有LTE、BLE、WIFI、USB和以太网通信功能。

可选的，在所述的网关平台中，所述微控制器包括安全控制模块、CAN/LIN网关路由模块、IO控制模块、微机电系统控制模块、电池控制模块、低功耗蓝牙控制模块、第一通信模块、休眠唤醒模块和第一刷新模块，其中：

所述安全控制模块支持硬件加密功能，所述安全控制模块为远程和蓝牙鉴权和根密钥存储以作为所述微控制器的信任根；

所述CAN/LIN网关路由模块包括6路CAN通信端口和2路LIN通信端口；

所述IO控制模块检测车辆挡位信号、车辆碰撞信号、车辆紧急呼叫功能按键、车辆出行助手按键和车辆道路救援服务按键，并控制相应指示灯；

所述微机电系统控制模块控制车辆的加速度传感器和陀螺仪传感器以实现拖车唤醒功能，并将加速度传感器和陀螺仪传感器的信号提供至所述微处理器，所述微处理器根据加速度传感器和陀螺仪传感器的信号进行惯性导航；

所述电池控制模块检测车辆的电池寿命，并在整车突发掉电时进行供电切换；

所述低功耗蓝牙控制模块通过通用异步收发传输器与蓝牙模块通信，利用硬件安全模组完成蓝牙数据合法性认证与鉴权；

所述第一通信模块通过SPI总线与所述微处理器通信，完成远程控制功能、远程呼叫功能、数据上传功能和远程刷新功能；

所述休眠唤醒模块通过与蓝牙模块和所述微处理器通信，控制网关平台的休眠唤醒功能和供电设置功能；

所述第一刷新模块支持本地CAN刷新和远程刷新，并通过USB模块与所述微处理器实现刷新所述微控制器。

可选的，在所述的网关平台中，所述硬件加密功能包括AES-128算法、AES密钥存储算法和随机数生成算法。

可选的，在所述的网关平台中，所述微处理器包括移动数据功能模块、安全算法模块、音频控制模块、Wi-Fi控制模块、GPS定位模块、第二通信模块、数据记录模块和第二刷新模块，其中：

所述移动数据功能模块支持运营商4G、3G和2G的所有制式和频段，支持最大4路接入点名称；

所述安全算法模块支持软件虚拟硬件安全模组，支持签名和加解密算法；

所述音频控制模块支持音频信号输入输出控制和故障检测；

所述Wi-Fi控制模块支持Wi-Fi个人命名模式和客户端模式，支持WPS、WPA2和WPA安全加密；

所述GPS定位模块支持辅助GPS功能，冷启动时间小于40秒，重新捕获时间小于1秒，热启动时间小于2.5秒；

所述第二通信模块与所述微控制器交互完成远程控制功能、远程呼叫功能、数据上传功能和远程刷新功能；

所述数据记录模块具有eMMC规格，支持CAN/LIN数据记录功能和无网络时的数据缓存功能；

所述第二刷新模块支持USB刷新和远程刷新。

可选的，在所述的网关平台中，所述硬件安全模组存储安全数据和证书。

在本实用新型提供的网关平台中，利用微控制器配备实时操作系统实现传统网关节点的功能即车内CAN/LIN网络的通信，并利用微处理器配备智能操作系统(Linux)实现互联设备(TBox)功能，例如LTE、BLE、WIFI、USB及以太网的通信，实现了汽车网关平台(GAW)与互联设备(TBox)功能在一个产品内集成。TBox和GAW合二为一之后，整车与外界的数据可以直接在板子内部共享，数据交互和处理能力将大幅提高。同时，如果要改变整车内外交互的信号需求，只涉及一个控制器的工程变更，将大大缩短变更时间。

附图说明

图1是现有的网关平台示意图；

图2～3是本实用新型一实施例的网关平台示意图；

图中所示：10-微处理器；20-微控制器；21-；22-；30-；31-；40-；50-；60-。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的网关平台作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实用新型的核心思想在于提供一种网关平台，以解决现有的汽车网关平台与互联设备通信效率不高的问题。

为实现上述思想，本实用新型提供了一种网关平台，所述网关平台包括微控制器和微处理器，其中：所述微控制器包括CAN/LIN网关模块和互联设备控制模块，所述CAN/LIN网关模块配置实时操作系统以实现车内CAN/LIN网络的通信；所述微处理器包括互联设备处理模块，所述互联设备处理模块配置智能操作系统Linux实现设备互联功能；所述互联设备控制模块采集各个互联设备的信号，并发送至所述互联设备处理模块；所述互联设备处理模块根据各个互联设备的信号处理数据并得到计算结果，将所述计算结果发送至所述互联设备控制模块，所述互联设备控制模块根据计算结果控制各个互联设备。

本实用新型的实施例提供一种网关平台，如图2所示，所述网关平台包括微控制器20和微处理器10，其中：所述微控制器20包括CAN/LIN网关模块和互联设备控制模块，所述CAN/LIN网关模块配置实时操作系统以实现车内CAN/LIN网络的通信；所述微处理器10包括互联设备处理模块，所述互联设备处理模块配置智能操作系统Linux实现设备互联功能；所述互联设备控制模块采集各个互联设备的信号，并发送至所述互联设备处理模块；所述互联设备处理模块根据各个互联设备的信号处理数据并得到计算结果，将所述计算结果发送至所述互联设备控制模块，所述互联设备控制模块根据计算结果控制各个互联设备。

在本实用新型提供的网关平台中，利用微控制器配备实时操作系统实现传统网关节点的功能即车内CAN/LIN网络的通信，并利用微处理器配备智能操作系统(Linux)实现互联设备(TBox)功能，例如LTE、BLE、WIFI、USB及以太网的通信，实现了汽车网关平台(GAW)与互联设备(TBox)功能在一个产品内集成。可选的，所述微处理器具有LTE、BLE、WIFI、USB和以太网通信功能。TBox和GAW合二为一之后，整车与外界的数据可以直接在板子内部共享，数据交互和处理能力将大幅提高。同时，如果要改变整车内外交互的信号需求，只涉及一个控制器的工程变更，将大大缩短变更时间。通过微控制器20和微处理器10的配合，所述的网关平台可以实现复杂的算法和安全设计，比如涉及复杂惯导算法可以由微控制器20采集信号，微处理器10做运算，并把计算结果通过微控制器20输出，微处理器10可以负责证书解析和签名验证，文件处理等，这些在微控制器20上难以实现的功能。具体的，在所述的网关平台中，所述微处理器10和微控制器20之间采用高速SPI总线通信。微控制器20与微处理器10之间的核间通信采用高速的SPI总线，相当于原先整车架构中TBOX与GAW之间的CAN明线通信改为板载暗线通信，提高被探测难度，并且采用高效私有协议可以提高系统信息处理速度和安全能力。

进一步的，在所述的网关平台中，所述微控制器采用具有硬件安全模组HSM的STPowerPC架构的芯片。采用高性能的微控制器代替传统TBox的控制器，新的微控制器20将增加网关和蓝牙(BLE)的功能，并具备硬件加密模块，并将TBox里的控制器和处理器功能重新分配，优势互补。

另外，如图3所示，在所述的网关平台中，所述微控制器20包括安全控制模块、CAN/LIN网关路由模块、IO控制模块、微机电系统MEMS控制模块、电池控制模块、低功耗蓝牙BLE控制模块、第一通信模块、休眠唤醒模块和第一刷新模块，其中：所述安全控制模块支持硬件加密功能，所述硬件加密功能包括AES-128算法、AES密钥存储算法和随机数生成算法。所述安全控制模块为远程和蓝牙鉴权和根密钥存储以作为所述微控制器的信任根；所述CAN/LIN网关路由模块包括6路CAN通信端口和2路LIN通信端口；所述IO控制模块检测车辆挡位信号、车辆碰撞信号、车辆紧急呼叫功能按键E-call、车辆出行助手按键I-call和车辆道路救援服务按键B-call，并控制相应指示灯；所述微机电系统MEMS控制模块控制车辆的加速度传感器和陀螺仪传感器以实现拖车唤醒功能，并将加速度传感器和陀螺仪传感器的信号提供至所述微处理器，所述微处理器根据加速度传感器和陀螺仪传感器的信号进行惯性导航；所述电池控制模块检测车辆的电池寿命，并在整车突发掉电(如碰撞)时进行供电切换；所述低功耗蓝牙BLE控制模块通过通用异步收发传输器UART与蓝牙模块通信，利用硬件安全模组HSM完成蓝牙数据合法性认证与鉴权；所述第一通信模块通过SPI总线与所述微处理器通信，完成远程控制功能、远程呼叫功能、数据上传功能和远程刷新功能；所述休眠唤醒模块通过与蓝牙模块和所述微处理器通信，控制网关平台的休眠唤醒功能和供电设置功能；所述第一刷新模块支持本地CAN刷新和远程刷新，并通过USB模块与所述微处理器实现刷新所述微控制器，通过USB->微处理器10实现微控制器20刷新。

进一步的，如图3所示，在所述的网关平台中，所述微处理器包括移动数据功能模块、安全算法模块、音频控制模块、Wi-Fi控制模块、GPS定位模块、第二通信模块、数据记录模块和第二刷新模块，其中：所述移动数据功能模块支持运营商(例如中国移动和中国联通)4G、3G和2G的所有制式和频段(国外相关产品可以PIN2PIN替换)，支持最大4路接入点名称APN；所述安全算法模块支持软件虚拟硬件安全模组HSM，支持签名和加解密算法，所述硬件安全模组HSM存储安全数据和证书；所述音频控制模块支持音频信号输入输出控制和故障检测，不对音频信号进行优化和处理；所述Wi-Fi控制模块支持Wi-Fi个人命名模式和客户端模式，支持WPS、WPA2和WPA安全加密；可支持Wi-FiAP和Station模式，支持WPS，WPA2，WPA安全加密，最大8个连接。所述GPS定位模块支持辅助GPS功能(A-GPS)，冷启动时间小于40秒，重新捕获时间小于1秒，热启动时间小于2.5秒；所述第二通信模块与所述微控制器交互完成远程控制功能、远程呼叫功能、数据上传功能和远程刷新功能；所述数据记录模块具有eMMC规格，支持CAN/LIN数据记录功能和无网络时的数据缓存功能；所述第二刷新模块支持USB刷新和远程刷新。

在本实用新型提供的网关平台中，利用微控制器配备实时操作系统实现传统网关节点的功能即车内CAN/LIN网络的通信，并利用微处理器配备智能操作系统(Linux)实现互联设备(TBox)功能，例如LTE、BLE、WIFI、USB及以太网的通信，实现了汽车网关平台(GAW)与互联设备(TBox)功能在一个产品内集成。TBox和GAW合二为一之后，整车与外界的数据可以直接在板子内部共享，数据交互和处理能力将大幅提高。同时，如果要改变整车内外交互的信号需求，只涉及一个控制器的工程变更，将大大缩短变更时间。

本实用新型设计一款网关平台为互联网关产品，将TBox和GAW两个产品二合一，可以实现优势互补，同时也带来了很多新的特性和优势。TBox和GAW合二为一之后，车上的异常事件(如碰撞信号)和唤醒事件可以直接由微控制器20采集，而不需要原先架构中的网关采集，可以有效提高事件的响应速度。

相比TBox和GAW两个独立产品的方案，可以带来以下技术优势：

1)、共享产品硬件，达到大幅度降低系统成本的目标，并可以简化整车线束复杂度，减少布置空间；

2)、将原先整车架构中TBOX与网关之间的明线通信改为板载暗线通信，提高系统信息安全能力；

3)、将车内的两个数据中心(TBOX和网关)统一为一个数据中心，便于数据的处理、分析和保护；

4)、可以实现一站式远程刷新，减少供应商的沟通协调工作，并提高数据保护能力和刷新效率；

5)、网关可以共享TBOX的计算能力，来使用更高级的算法(惯性导航)和证书管理策略；

6)、TBOX可以共享网关的实时处理能力，更快地响应整车唤醒信号，提升对异常事件的捕捉，以及故障检测与处理速度；

7)、可以强化产品防火墙策略，微控制器20与微处理器10通过私有的SPI通讯协议，形成更安全的用户权限管理、数据记录文件处理和黑白名单过滤策略；

8)、数据处理方面的需求变更，通过所述的网关平台一个产品就可以实现，可缩小整车的工程变更范围，加快整车开发进度；

9)、所述的网关平台的微控制器20将比传统TBox的微控制器20具备更强的处理能力，可搭建AUTOSAR架构，使得互联网关底层软件更稳定、功能更安全。

所述的网关平台首个把TBox功能与GAW功能合并在一起的控制器，其技术和成本优势将会引来众多的竞争者。为最大程度的提高性价比，以上WIFI，BLE，MEMS和音频系统均可选配，这也是本产品的重大特色。另外关于微控制器和4G模组的选择，也存在多家不同性价比的方案，可以制作出不同的变形产品，但本质都是为了实现TBox与GAW的二合一功能。

综上，上述实施例对网关平台的不同构型进行了详细说明，当然，本实用新型包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本实用新型所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。