技术领域
[0001] 本
申请涉及车辆技术领域，特别是涉及一种车载单元。
背景技术
[0002] 车载T-BOX(全称Telematics BOX)是车联网系统中重要的组成部分，用于与后台系统或手机等用户终端设备的应用程序(Application，APP)通信，从而在APP中显示车辆信息或者通过APP控制车辆。当用户通过APP发送控制命令后，
汽车远程服务提供商(Telematics Service Provider，TSP)后台发出监控
请求指令到车载T-BOX，车辆在获取到控制命令后，通过CAN总线发送控制报文并实现对车辆的控制，最后反馈操作结果到用户的手机APP上。该功能可以帮助用户远程启动车辆、打开
空调、调整座椅至合适
位置等。
[0003] 车用无线通信技术(Vehicle to Everything，V2X)是将车辆与其一切事物相连接的新一代信息通信技术，V2X中V代表车辆，X代表任何与车交互信息的对象，例如车、人、交通路侧
基础设施和网络。车辆中可以通过车载单元(OBU，On Board Unit)实现V2X功能。
[0004] 当前市面上的车载T-BOX与车载单元OBU各自分别作为独立的产品出售。但是用户对车辆上功能设备的小型化需求越来越强烈。由于车辆内的空间有限，用户通常希望车辆内的功能设备占据尽可能小的空间，从而满足自身对车内空间的其他需求。
发明内容
[0005] 基于上述问题，本申请提供了一种车载单元，以解决相互独立的车载T-BOX及OBU占据的车内空间过大的问题。
[0007] 本申请提供一种车载单元，包括：第一印刷
电路板和第二印刷
电路板；所述第一印刷电路板包括：片上系统SOC和微
控制器MCU；
[0008] 所述SOC支持V2X通讯的协议栈，所述SOC用于收发数据和进行
数据处理；
[0010] 所述第二印刷电路板包括：通讯模组；
[0011] 所述通讯模组用于实现V2X通讯和蜂窝通讯，用于对车辆进行
定位，还用于支持T-BOX的功能；所述蜂窝通讯至少包括：4G通讯和5G通讯；所述通讯模组在封装上兼容支持4G通讯和5G通讯。
[0012] 可选地，所述第一印刷电路板还包括：
硬件安全模
块HSM；所述HSM与所述SOC通过SPI接口、USB接口或SDIO接口连接；
[0013] 所述硬件安全模块用于利用非对称加密
算法对发送的消息进行签名，对接收的消息进行验签以及存储私钥。
[0014] 可选地，所述第一印刷电路板还包括：备用的全球卫星
导航系统GNSS模组，所述备用的GNSS模组与所述SOC通过通用非同步收发传输器UART连接，支持厘米级
精度定位，支持SBAS、DR及RTK服务；所述备用的GNSS模组，用于提供车辆的位置、方向和速度，以及授时。
[0015] 可选地，所述第一印刷电路板还包括：指示灯、按键、音频采集装置和音频输出装置；所述第二印刷电路板还包括：所述音频采集装置的
开关、功率
放大器和编码译码器；所述编码译码器与所述通讯模组连接；
[0016] 所述指示灯和所述按键配合所述T-BOX的功能中的E-CALL服务使用，其中，所述按键具体用于切换或启动E-CALL的状态，所述指示灯用于指示当前E-CALL的状态；
[0017] 所述MCU用于向所述指示灯输出指示
信号，用于接收来自所述按键的
输入信号；
[0018] 所述音频采集装置用于采集模拟
音频信号；
[0019] 所述音频采集装置的开关用于切换所述模拟音频信号的传输方向，当所述开关处于第一状态时，用于将所述模拟音频
信号传输给所述编码译码器；当所述开关处于第二状态时，用于将所述模拟音频信号发送给车机；
[0020] 所述编码译码器用于对所述音频采集装置采集的模拟音频信号进行模/数转换，将转换得到的数字音频信号后传输给所述通讯模组；还用于将待播放的音频数据进行数/模转换，将转换得到的音频数据发送给所述
功率放大器；
[0021] 所述功率放大器用于将接收到的音频数据进行放大，用以驱动所述音频输出装置工作。
[0022] 可选地，所述第一印刷电路板还包括：电源管理电路和
备用电池BUB；所述MCU用于通过所述电源管理电路实现电源管理；
[0023] 所述电源管理电路，用于根据所述MCU的
控制信号对所述BUB进行充电和充电管理，对所述BUB进行放电和
放电管理，对主电源供电和所述BUB供电的切换管理，以及为所述SOC、所述MCU和所述通讯模组进行供电和供电管理。
[0024] 可选地，所述SOC或所述MCU上集成有以下至少一种：
[0025]
USB集线器、车载以太网接口、CAN接口。
[0026] 可选地，SOC还包括预留内存。
[0027] 可选地，第二印刷电路板还包括：六轴
传感器，所述六轴传感器具体包括：三轴
陀螺仪和三轴
加速度计；所述六轴传感器通过I2C接口或SPI接口与所述通讯模组通讯；所述六轴传感器用于向所述MCU发送
姿态唤醒信号，以唤醒所述MCU，还用于提供数据以进行惯性导航。
[0028] 可选地，第二印刷电路板还包括：与所述通讯模组连接的WIFI和蓝牙模组，所述WIFI和蓝牙模组用于与其他终端设备建立WIFI连接及进行蓝牙通讯。
[0029] 可选地，第二印刷电路板还包括：射频接口电路，用于连接和匹配所述通讯模组和外部天线；所述外部天线包括：
[0030] 第一天线、V2X天线、定位天线以及WIFI和蓝牙天线；所述第一天线包括4G天线和/或5G天线；所述WIFI和蓝牙天线对应于所述WIFI和蓝牙模组。
[0031] 可选地，所述第一印刷电路板和所述第二印刷电路板分别为同一个电路板的两个不同的部分；或者，所述第一印刷电路板与所述第二印刷电路板通过柔性电路板连接；或者，所述第一印刷电路板与所述第二印刷电路板通过板到板连接器连接。
[0032] 相较于
现有技术，本申请具有以下有益效果：
[0033] 本申请提供的车载单元包括第一印刷电路板和第二印刷电路板，其中第一印刷电路板包括：片上系统SOC和
微控制器MCU；SOC用于支持V2X通讯的协议栈，进行相关数据的收发及上层处理，MCU用于扩展通讯接口；第二印刷电路板包括：通讯模组，该通讯模组用于实现V2X通讯和对车辆进行定位，还用于支持T-BOX的功能；通讯模组在封装上兼容支持4G和5G通讯。由于V2X通讯和传统T-BOX功能可以由同一车载单元实现，因此用户无需分别采用独立的车载单元和T-BOX，节省了车内空间。此外，由于第二印刷电路板中通讯模组同样的封装能够兼容支持4G和5G通讯，因此无需改变车载单元的硬件便能够实现4G通讯和5G通讯之间的切换，便捷度非常高。
附图说明
[0034] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035] 图1为本申请实施例提供的一种车载单元的结构示意图；
[0036] 图2为本申请实施例提供的另一种车载单元的结构示意图。
具体实施方式
[0037] 正如前文描述，目前车载单元OBU与车载T-BOX相互独立，因此如果用户希望车辆具备V2X功能和T-BOX的功能，需要配置相互独立的OBU和T-BOX。但是两个功能设备的存在导致车内剩余空间进一步缩小，一方面制约了用户在车内活动的
自由度，另一方面不利于其他车辆功能的实现和扩展。
[0038] 针对以上问题，
发明人经过研究提供一种新型的车载单元OBU。该车载单元同时具备V2X通讯功能和T-BOX的传统功能。由于上述功能在同一OBU上实现，因此节省车内空间，提升用户体验。
[0039] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0040] 参见图1，该图为本申请实施例提供的一种车载单元的结构示意图。
[0041] 如图1所示，该车载单元OBU包括第一印刷电路板PCB1和第二印刷电路板PCB2。PCB1和PCB2可以制作为一个电路板的型式，即，PCB1和PCB2分别为同一电路板的两个不同的部分。当PCB1和PCB2做成两个相互独立的电路板时，这两块印刷电路板可以通过多种可能的方式建立连接。这两块电路板采用叠板式设计。作为一示例，PCB1和PCB2通过柔性电路板(Flexible Printed Circuit,FPC)连接；作为另一示例，PCB1与PCB2板通过板到板(Board to Board,B2B)连接器连接。通过以上两种示例描述了PCB1与PCB2的连接方式，但是可以理解的是，PCB1与PCB2的连接方式不局限于以上两种，故本实施例对此不加以限定。
[0042] 第一印刷电路板PCB1包括：片上系统(System on chip,SOC)和微控制器(Microcontroller Unit,MCU)，二者通过SPI接口建立连接。需要说明的是，本实施例中片上系统也可以称为应用处理器(Application Processor,AP)。作为示例，SOC可以采用恩智浦NXP公司的型号为i.MX8DXP的处理器；MCU可以采用型号为S32K14x系列的微控制器。S32K14x系列的微控制器具有较低功耗，型号为i.MX8DXP的处理器性能较高。
[0043] 本实施例提供的OBU中，SOC用于支持V2X通讯的协议栈，进行相关数据的收发及上层处理。
[0044] MCU用于扩展通讯接口，这些通讯接口可以包括但不限于CAN接口、SPI接口、UART接口和I2C接口。
[0045] 第二印刷电路板PCB2包括：通讯模组。作为示例，该模组可以是高通、华为或大唐等供应商的combo模组。该combo模组可以支持多种地区的使用版本，例如CN(中国)、NA(北美)、EU(欧洲、中东及非洲)等。本实施例中采用的通讯模组具体可以是的移远AG520R模组，该模组应用了高通公司Qualcomm的SA415M型号芯片；也可以是移远AG550Q模组，该模组应用了高通公司的SA515M型号芯片。
[0046] 通讯模组用于实现V2X通讯和对车辆进行定位，还用于支持T-BOX的功能。作为示例，T-BOX功能可以包括但不限于：E-CALL功能、B-CALL功能、I-CALL功能和数据上传功能。由于E-CALL功能、B-CALL功能、I-CALL功能和数据上传功能属于本领域技术人员熟知的功能，因此此处对这些功能的具体实现方式不再赘述。
[0047] 另外，通讯模组用于实现蜂窝通讯，例如2G、3G、4G和5G通讯。并且，通讯模组在封装上兼容支持2G、3G、4G和5G通讯。也就是说，当需要从4G功能切换到5G功能，或者从5G功能切换到4G功能时，不需要对通讯模组的硬件封装结构做出改变，从而节省了改装
费用，缩短了产品的开发周期。
[0048] 通过以上描述可知，V2X通讯和传统T-BOX功能可以由同一车载单元实现，因此，用户无需分别采用独立的车载单元和T-BOX，节省了车内空间。此外，由于第二印刷电路板中通讯模组同样的封装能够兼容支持4G和5G通讯，因此无需改变车载单元的硬件便能够实现4G通讯和5G通讯之间的切换，便捷度非常高。可见，该OBU能够提升用户体验，节省OBU在实现4G和5G切换时需要改装的费用。
[0049] 本申请实施例还提供了另一种车载单元，具体参见图2。该图为本实施例提供的另一种车载单元的结构示意图。
[0050] 如图2所示，第一印刷电路板PCB1还包括：硬件安全模块(Hardware Security Module,HSM)；HSM与SOC通过SPI接口、USB接口或者SDIO接口连接。HSM用于利用非对称加密算法对发送的消息进行签名，对接收的消息进行验签以及存储私钥。作为示例，非对称加密算法可以是椭圆曲线加密算法(Elliptic Curve Cryptography,ECC)。HSM满足用户对OBU安全方面的需求，使OBU的启动安全性、通讯安全性等安全性能得到提升。
[0051] 前面曾描述过，第二印刷电路板PCB2的通讯模组具备高精度定位的功能。为避免通讯模组的高精度定位功能因为异常状况或故障而受到限制，本实施例中在第一印刷电路板PCB1中增设了备用的全球
卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)模组。该模组如图2中PCB2的左上
角所示。
[0052] 该备用的GNSS模组与SOC通过通用非同步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,UART)连接。备用的GNSS模组支持厘米级精度定位，支持SBAS、惯性导航DR及RTK服务，用于提供车辆的位置、方向和速度，还用于精准授时。
[0053] 可以理解的是，备用的GNSS模组可以提升OBU定位功能的可靠性，也就是说，只要备用的GNSS模组与通讯模组有任一具备正常的定位功能，即可保证OBU具备正常的高精度定位的需求。需要说明的是，该备用的GNSS模组提供的数据还可以用于校正通讯模组提供的定位数据。实际应用中，备用的GNSS模组的性能优于通讯模组内部的GNSS功能，并且成本上偏高。在一些情况下，可以只使用通讯模组内部的GNSS功能而不在PCB1上装配该备用的GNSS模组，从而降OBU的成本。
[0054] 可以理解的是，为实现备用的GNSS模组的定位功能，PCB1还可以进一步包括一根用于与该备用的GNSS模组连接和匹配的天线ANT005。该天线ANT005可以收发信号。
[0055] 可选地，本实施例中第一印刷电路板PCB1还包括：指示灯、按键、音频采集装置和音频输出装置。其中，第二印刷电路板PCB2还包括：音频采集装置的开关、功率放大器AMP和编码译码器Codec；编码译码器与通讯模组连接。作为示例，音频采集装置可以是麦克
风，音频输出装置可以是扬声器。
[0056] 指示灯和按键配合T-BOX的功能中的E-CALL服务使用，其中，按键具体用于切换或启动E-CALL的状态，指示灯用于指示当前E-CALL的状态。作为示例，指示灯的亮或灭分别指示E-CALL的不同状态，或者指示灯的不同
颜色分别指示E-CALL的不同状态。
[0057] 本实施例中，按键响应于车内用户按压操作的触发，生成输入信号，并发送给MCU；MCU用于接收来自按键的输入信号，以及用于向指示灯输出指示信号。进而，指示灯根据指示信号亮起或者显示不同的颜色。
[0058] 音频采集装置具体用于采集模拟音频信号，作为示例，该模拟音频信号可以是紧急通话的语音。音频采集装置的开关MIC SWITCH用于切换模拟音频信号的传输方向。音频采集装置的开关MIC SWITCH可以处于两种不同的状态，本实施例中将这两种状态称为第一状态和第二状态。当音频采集装置的开关MIC SWITCH处于第一状态时，具体用于将模拟音频信号传输给所述编码译码器Codec；当开关MIC SWITCH处于第二状态时，具体用于将模拟音频信号发送给车机。
[0059] 作为一示例场景，当车机的麦克风故障或失效时，开关MIC SWITCH被人工地手动置为第二状态，此时，车机可以利用车载单元的音频采集装置获取模拟音频信号。在此场景下，通讯模组不获取该音频信号，开关MIC SWITCH将模拟音频信号进行转发，具体转发给该车机，以便车机利用音频信号进行相应的处理和分析。
[0060] 编码译码器Codec用于对音频采集装置采集的模拟音频信号进行模/数转换，即从模拟到数字的转换，将转换得到的数字音频信号后传输给通讯模组；编码译码器Codec还用于将待播放的音频数据进行数/模转换，即从数字到模拟的转换，将转换得到的音频数据发送给功率放大器AMP；
[0061] 功率放大器AMP用于将接收到的音频数据进行放大，以驱动音频输出装置播放放大后的音频数据。
[0062] 可选地，第一印刷电路板PCB1还包括：电源管理电路和备用电池(Backup Battery,BUB)；该电源管理电路，用于对BUB进行充电和充电管理，对BUB进行放电和放电管理，对主电源BATT供电和BUB供电的切换管理，以及为SOC、MCU和通讯模组进行供电和供电管理。
[0063] 在图2所示的OBU中，电源管理电路受到MCU的控制，MCU向电源管理电路发送电源控制信号。在实际应用中，电源管理电路可以包括两个组成部分，其中一个组成部分为图2中所示的“电源管理”，另一个组成部分为图2中所示的PMIC，“电源管理”是由一些器件组成的特殊电路，PMIC是一个芯片。其中，电源管理与主电源和BUB能够建立连接，并可以由主电源BATT或备用电池BUB供电。当主电源BATT为电源管理供电时，主电源BATT与电源管理之间的
二极管开启或导通；当BUB为电源管理供电时，BUB与电源管理之间的二极管开启或导通。电源管理与PMIC之间连接有电源线，该PMIC专用于为SOC及周边的双倍速率同步动态随机
存储器DDR SDRAM(简称DDR)、
非易失性存储器EMMC等外设供电。
[0064] 需要说明的是，在实际应用中，正常工作场景下备用电池BUB不工作；当主电源BATT异常断开或者
电压过低时，备用电池BUB才启动并工作。例如，当车辆发生碰撞时，备用电池BUB工作。
[0065] SOC或MCU上集成有多种接口，包括：USB集线器、车载以太网接口、CAN接口。其中，USB集线器支持USB3.0；车载以太网接口可以兼容1000base-T1和100base-T1接口；CAN接口包括：CAN FD和CAN HS。
[0066] 另外，SOC还包括预留内存，如图2中所示的8GB内存卡。需要说明的是，预留内存不局限于8GB，还可以是16GB、32GB、64GB等。因此此处对预留内存的具体大小不进行限定。
[0067] 此外，通讯模组还可以置入SIM卡。如图2所示，SIM卡具体可以插入到通讯模组的SIM卡接口中。实际应用中，还可以采用eUICC型式的SIM卡。
[0068] 如图2所示，第二印刷电路板PCB2还包括：六轴传感器6D，六轴传感器6D具体包括：三轴陀螺仪和三轴加速度计；六轴传感器6D通过I2C接口或SPI接口与通讯模组通讯；六轴传感器6D用于向MCU发送姿态唤醒信号，以通过姿态唤醒信号唤醒MCU，还用于为惯性导航(Dead Reckoning,DR)提供数据输入。另外，通讯模组还可以通过短信唤醒MCU，或者通过以太网物理层(Ethernet PHY)网口唤醒MCU。
[0069] 第二印刷电路板PCB2还可以包括：与通讯模组连接的WIFI和蓝牙模组，WIFI和蓝牙模组用于与其他终端设备建立WIFI连接及进行蓝牙通讯。需要说明的是，WIFI和蓝牙模组是集成有WIFI功能和蓝牙功能的模组，该模组独立于通讯模组存在。本实施例中，WIFI和蓝牙模组可以通过PCIE接口与通讯模组连接。
[0070] 本实施例中，第二印刷电路板PCB2还可以包括：射频接口电路，该电路在图2中用RF来表示。通讯模组和外部天线通过RF进行连接和匹配。如图2所示，外部天线包括四种类型，分别是：
[0071] 第一天线ANT001、V2X天线ANT002、定位天线ANT003以及WIFI和蓝牙天线ANT004。
[0072] 当OBU用于实现4G通讯时，第一天线ANT001具体包括4G天线；当OBU用于实现5G通讯时，第一天线ANT001具体包括5G天线。由于通讯模组能够Pin to Pin平滑地从4G模式和5G模式至今进行切换，因此，第一天线ANT001可以既包括4G天线又包括5G天线。V2X天线ANT002即对应于通讯模组的V2X通讯功能的实现。定位天线ANT003即对应于通讯模组的高精度定位功能的实现。WIFI和蓝牙天线ANT004对应于与通讯模组连接着的WIFI和蓝牙模组相应功能的实现。
[0073] 另外，WIFI和蓝牙模组还可以与其内部的WIFI和蓝牙天线ANT006连接匹配。
[0074] 本实施例中，对于第一天线ANT001、V2X天线ANT002、定位天线ANT003以及WIFI和蓝牙天线ANT004各自的数量均不进行限定。作为示例，实际应用中可以采用2根第一天线ANT001，2根V2X天线ANT002，1根定位天线(即GNSS天线)ANT003和一根WIFI和蓝牙天线ANT004。这些天线分别可以收发
射频信号。
[0075] 如图2所示，第一印刷电路板PCB1还可以包括时钟芯片RTC、看
门狗WatchDog和电可擦除
只读存储器EEPROM。其中，时钟芯片RTC及电可擦除只读存储器EEPROM分别与MCU通过I2C接口连接；看门狗WatchDog和MCU通过通用型输入输出GPIO接口连接。
[0076] 通过上文描述的OBU结构可知，本实施例提供的OBU集成度非常高，能够汇集T-BOX功能以及V2X通讯功能。另外搭载HSM使该OBU具备更加可靠的安全性。
[0077] 需要说明的是，本
说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0078] 以上所述，仅为本申请的一种具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以
权利要求的保护范围为准。
