TJA112X 汽車以太網安全通信架構

關鍵字 :NXPTJA1120TJA1121Ethernet PHY

1.  概述

        隨著自動駕駛及車載網絡技術的發展,汽車內部通信需求日益增長,對高效、安全的通信協議和硬件的需求也越來越高。TJA112X 是一款符合 1000BASE-T1 標準的以太網物理層(PHY),支持 MACsec 安全協議,為車載網絡提供了高帶寬、低延遲和高安全性的解決方案。TJA112X設計基於汽車以太網通信架構,實現高效、安全的數據傳輸。
        實現安全通信 : 利用 TJA112X 的 MACsec 功能,保障車載網絡的數據完整性和機密性。
        高效網絡架構 : 基於 1000BASE-T1 技術,支持長達 15 米的屏蔽或非屏蔽雙絞線通信。
        功能安全合規 : 遵從 ISO 26262 標準,實現 ASIL-B 級別的功能安全。
        時間同步: 借助 IEEE 1588v2 Timestamp功能,實現高精度的全局時間同步。

2.  硬件架構

       PHY 接口:使用 TJA112X 提供的 RGMII 或 SGMII 接口,與主控制器MCU(如 : NXP S32K 系列)進行通信。
                          -TJA1121A:支持 RGMII接口。
                          -TJA1121B:支持 SGMII 接口。
       供電管理: 設計支持 1.8V、2.5V 和 3.3V 的多電壓供電系統。
       診斷功能: 集成 TJA112X 的內建自測(BIST)功能,用於實時監控Link Quality。
       低功耗模式 : 支持 OPEN Alliance TC-10 標準的睡眠/喚醒功能,通過數據線實現喚醒轉發,降低開發成本。

3. 安全通信
       MACsec 配置 : 配置 TJA112X 的 IEEE 802.1AE-2018 MACsec 子系統,實現點對點及端到端的加密通信。
       密鑰管理: 支持 AES-GCM-128 和 AES-GCM-256 加密算法,並通過 MDIO 接口進行密鑰更新。


       重放攻擊保護 : 通過數據包重放保護和擴展數據包編號(XPN)來減少密鑰更新頻率,提升穩定性。
       安全通道管理 : 支持每個安全通道的雙向密鑰輪換(re-keying),提供最多 4 個安全通道(TX 和 RX 方向)。

4. 時間同步
      PTP 支持: 利用 TJA1121 的 IEEE 1588 Timestamp功能,實現毫微秒級的時間同步。
      硬件支持: 配置 TJA1121 的內部 FIFO,確保時間同步過程中的低延遲。

5. 軟件開發
     驅動程序: 開發基於 AUTOSAR 的以太網驅動,支持 TJA1121 的功能配置。
     診斷軟件: 集成 OPEN Alliance TC-12 進階 PHY 特性,用於故障檢測和診斷。

6. 評估套件
    https://www.nxp.com/design/design-center/development-boards-and-designs/KIT-TJA11xx-SDBx
    
7. 設計參考資料
    1. https://www.nxp.com/products/TJA1121 
    2. https://www.nxp.com/products/TJA1120

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