三十年前，汽車堪稱機械工程領域的奇蹟之作，但以如今的標準來看，其構造相當簡單。入門級汽車僅配有收音機和電子點火裝置。車窗升降器是手動的。儀表板上裝有機電式速度計和一些警示燈。電力通過儀表板上的開關直接從電池傳輸至前大燈。那時的汽車沒有防鎖死煞車系統（ABS）和安全氣囊，也沒有中央電腦。所有零件都使用類比信號，並且相互獨立。
如今，車輛整合了數百種功能，其中許多功能是法規強制要求或消費者所需求的。為了實現這些功能，汽車製造商陸續安裝了電子控制單元（ECU）。每個系統（煞車、照明、資訊娛樂等）均配備了各自的ECU、軟體和布線。隨著時間的推移，單輛汽車內形成了一個由100到150個ECU組成的複雜網絡，而且這個網絡變得越來越複雜。
為了突破這種複雜性，汽車製造商開始採用軟體定義汽車（SDV）架構。SDV旨在實現軟體控制的集中化，從而簡化功能的更新、管理和擴展然而，即使實現了這種轉變，若汽車製造商不重新考量車輛的物理架構，底層的布線和分散式硬體仍可能成為系統瓶頸。
於是，區域控制架構應運而生，這是一種基於位置的現代設計策略，對SDV原則起到補充作用，並顯著簡化了車輛系統。
什麼是區域控制架構？
區域控制架構是一種範式轉變，它根據位置而非功能來組織車輛電子設備。不再為每個子系統配備專屬的ECU，而是在車輛的各個區域（如左前角、右後角或車艙內）安裝區域控制器。這些控制器負責管理各自區域內的本地設備，例如車燈、開關和感測器。並非每個元件都運行各自的軟體，而是由區域控制器充當中心樞紐，負責配電和數據通信。
這些區域控制器連接到中央電腦，中央電腦中裝有定義車輛行為的核心軟體。因此，對於中央門鎖、照明或溫度控制，無需單獨的ECU，中央計算單元負責做出決策，而區域控制器負責執行。
這種轉變以更簡單、更易於管理的區域佈局取代了數百條點對點的線路，顯著提升了設計的清晰度和系統效率。
實施區域控制架構的現實挑戰
儘管區域控制架構的優勢顯著，但實施過程並非毫無挑戰。首先，並非所有邊緣模組都可以完全移除智能功能。一些元件（例如先進的照明系統）為了實現性能、安全性或專屬功能，仍然需要進行本地處理。由一級供應商提供的這些模組內建了軟體，因為他們擁有對模組進行編程和控制的專業知識。
這為採用區域設計的SDV帶來了一項核心挑戰，即需要在集中控制與在地化靈活性之間找到平衡。在許多情況下，汽車製造商負責處理中央計算軟體，而一級供應商則管理其製造模組的嵌入式軟體。實現純軟體的中央大腦是目標，但往往需要做出妥協。
以太網在區域設計中的作用
傳統的ECU使用CAN和LIN等傳統通訊協議，這些協議適用於獨立模組，但在區域控制架構中擴展時會變得難以管理。這正是汽車乙太網（特別是10BASE-T1S）發揮作用的地方。
10BASE-T1S是一種專為汽車應用設計的低速（10 Mbps）多分支乙太網標準。它允許多個節點（如前大燈、方向燈和門鎖）共享一對雙絞線，減少了對昂貴點對點連接的需求。
圖1. 10BASE-T1S 多分支連接範例
這種方法簡化了佈線，降低了成本，並利用了乙太網成熟的生態系統（包括時間同步和錯誤恢復功能），避免了100BASE-T1或千兆乙太網等高速乙太網的開銷。對於低頻寬設備來說，這些高速乙太網是沒有必要的。
配電中的智慧開關
區域控制器不僅負責數據中繼，還為其所在區域內的元件配電。這意味著它們在系統安全和診斷方面扮演著關鍵角色。安森美 (onsemi)智能開關的功能遠不僅僅是基本的電路保護。這些智慧型裝置具備以下特性：
每個通道的電壓和電流監測功能
支援 ASIL B、ASIL D 等汽車安全標準
故障安全和故障運行模式，即使偵測到故障，也能確保功能持續運作
例如，在發生故障時，智慧開關可以降低功率、隔離故障，或進入安全回退模式，而不是完全關閉前大燈等關鍵系統。這種洞察和控制能力對於更高級別的自動駕駛來說至關重要。
圖2.典型的區域配電架構
區域控制架構的優勢
區域控制架構在車輛開發、生產和營運方面具有五大優勢：
降低佈線的複雜性和重量減少電線和連接器的使用，既減輕了車重，又縮短了製造時間。
降低材料和組裝成本簡化佈線意味著製造成本降低，維護更加簡便。
提高可擴展性透過軟體即可新增或更改新功能，無需重新設計硬體配置。
集中軟體控制簡化開發流程，並支援無線 (OTA) 更新，這是 SDV 的關鍵推動因素。
更智能的功能協調以照明為例。在傳統車輛中，為了實現解鎖時前大燈閃爍的功能，需要整合多個ECU。在區域設計中，中央計算機只需發送一個指令，然後由相應的區域控制器執行該指令，無需冗餘布線或額外的照明邏輯。
安森美協助汽車製造商向區域控制架構轉型
區域控制架構體現了車輛設計與製造方式的範式轉變。透過依據物理位置對功能進行分組，並利用基於乙太網的通信，汽車製造商顯著降低了系統複雜性、佈線成本和維護難度。
結合軟體定義汽車的原則時，區域設計為更快速的創新、更廣泛的客製化以及更智能的診斷鋪平了道路。
借助10BASE-T1S、遠端控制協議IC和智慧配電等支援技術，安森美正在協助汽車製造商實現這一願景，提供可擴展、安全且高效的區域控制方案，以滿足現代出行不斷變化的需求。
註：文章引用onsemi公眾號公開文章「安森美方案組合拳，直擊域控變革挑戰」，原網站：安森美方案組合拳，直擊域控變革挑戰
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