被芯片改变的车门

作者简介：

宫江海 英飞凌科技（中国）有限公司

李寿鹏 半导体行业观察

过去几年，汽车产业正在迎来一波新革命。

在电动化和智能化趋势的推动下，越来越多原本只属于智能手机的功能开始“平移”汽车上，汽车变得更加“聪明”。与此同时，很多汽车的传统范式也正在被改变。

以车门为例，在过去近百年的发展历程里，车门从机械式走向了现在的遥控式。对于驾驶者而言，这不仅解放了他们的双手，更提高了用车体验。近年来，智能手机和汽车智能化的发展，让开发者对“车门”有了更多的想法，Car Access System也有了更多的选择。

（图源：英飞凌）

伴随着Car Connectivity Consortium(CCC) 的成立，一场围绕 “车门”的争夺战正在徐徐打响。

什么是CCC？

Car Connectivity Consortium(CCC)，即汽车连接联盟，是一个由三家知名手机大厂——诺基亚（Nokia）、三星（Samsung）、乐金（LG），六家汽车大厂——戴姆勒（Daimler）、通用汽车（General Motors）、本田（Honda）、现代（Hyundai）、丰田（Toyota）和大众（Volkswagen），以及两家系统供应大厂——阿尔派电子（Alpine Electronics）和松下（Panasonic）共同发起成立的，初衷是将汽车和消费技术行业聚集在一起，利用智能设备实现面向未来的车辆访问。

如CCC所说，联盟的愿景是创建可持续且灵活的生态系统，标准化车辆和智能手机之间的接口，旨在通过提高互操作性和减少市场碎片化，为所有车辆和移动设备提供一致的用户体验。其使命是代表全球大多数汽车和智能手机行业，将所有相关行业聚集在一起，为未来车辆到智能手机连接的解决方案制定行业标准。这正是促进CCC数字钥匙诞生的前因。

据题为《CCC 数字钥匙：进入汽车的未来》白皮书介绍，CCC 数字钥匙使用近场通信技术（NFC）在智能手机和车辆之间进行非接触式通信。最新的 CCC 数字钥匙版本 3.0 增加了免提、位置感知的无钥匙访问和位置感知功能，以改善用户友好的体验。这是通过使用超宽带 (UWB) 与BLE连接相结合来实现的。它保持对 NFC 技术的支持以确保向后兼容性。

其中，无缝钥匙配置是 CCC 数字钥匙整体用户体验的重要组成部分，因为这可能是车主与 CCC 数字钥匙系统的第一次交互。任何满足 CCC 数字钥匙技术和安全要求的移动设备都可以与配备类似设备的车辆配对。每辆车只能有一个“车主”设备，但也可以在“朋友设备”上拥有与其关联的多个 CCC 数字钥匙。

（图源：CCC联盟）

白皮书指出，如上图所示，CCC 数字钥匙生态系统由汽车、汽车 OEM 服务器、移动设备和移动设备 OEM 服务器组成，它们之间通过标准化接口及专有接口来实现通信。

当中，位于安全组件内的 CCC 数字钥匙小程序applet 负责执行所有的安全关键型处理 -身份验证、加密协议以及用于车主配对的密钥生成、用于“安全测距”（确认钥匙是否就在汽车附近或车内）、分享、汽车进入和发动机启动事务的密钥派生，同时还为CCC 数字钥匙及其元数据提供防篡改的安全存储空间。NFC 接口可直接路由到CCC 数字钥匙小程序，从而开辟一条独立于移动设备其余部分，并免受其干扰的通信路径。

（图源：CCC联盟）

UWB 模块的安全测距功能则具有与 NFC接口同等的系统安全水平，能够防止中继攻击。“测距密钥”派生自 CCC 数字钥匙身份验证握手，并安全地存储在安全组件中。使用时，测距密钥只有短短 12 小时的有效期，可以缩短攻击者的时间窗口。

CCC 采用 UWB 安全测距技术，并结合BLE 连接技术，实现 CCC 数字钥匙的全新位置感知功能，能够以等同或优于现有被动钥匙的精度进行安全定位。CCC 成员公司优化了 IEEE 802.15.4z 中的高速脉冲重复频率 (HRP) UWB 标准，从而达到了该特定应用场景下目前的精度水平，同时确保了安全和保全性。

11月中， CCC 和 FiRa 联盟更是携手宣布成立Joint Ultra-Wideband (UWB) MAC PHY 工作组 (JUMPWG) ，共同开发维护 CCC 数字钥匙中使用的 UWB 技术规范。

在CCC 总裁 Alysia Johnson 看来：“两个联盟之间的合作对于 CCC 数字密钥中 UWB 的成熟至关重要。而随着 IEEE 802.15.4 标准的发展，这个新工作组将确保为 CCC 数字钥匙开发的先进 UWB 技术的长期互操作性和可扩展性，鼓励更广泛地采用 UWB 技术，以实现车辆访问的安全和准确测距。”

正因为拥有如此远大的愿景，CCC 现在拥有了 200 多家会员公司，囊括了智能手机和汽车制造商、汽车一级供应商、硅/芯片供应商和安全产品供应商等企业，来自德国的知名半导体企业英飞凌也积极参与到CCC的生态搭建中去。

英飞凌的优势

作为一家全球领先的芯片厂商，英飞凌在MCU、BLE和安全芯片等多方面都有着深厚的积累，公司也加入了相应的组织。这就让公司对Car Access System的产品和技术有了独到的见解。例如在他们看来，近年来火热的CCC数字钥匙就面临着如下多方面的挑战。

（图源：英飞凌）

首先，要想确保系统安全并防止黑客攻击和未经授权的访问，就需要强大的加密方法和针对网络攻击的保护；

其次，要确保该系统对用户来说方便易用，同时也是安全的，就生物识别等安全措施的需求与易用性的需求方面取得平衡；

再者，Car Access System可能会很昂贵，但我们要确保最终的成本可控，才能吸引到更多用户；

第四，Car Access System必须尊重驾驶员的隐私并保护个人敏感信息，例如生物识别数据；

第五，Car access system需要在各种极端条件下都能保持高可靠性和稳定性，例如极端温度、湿度或其他极端环境因素；

最后，在车辆关闭状态时也要保证其功能可用，以避免因某些负载而耗尽电池。

（图源：英飞凌）

基于过往在控制、安全和通信芯片上的经验与积累，英飞凌提供了领先的汽车门禁系统解决方案，让你只需使用智能手机、钥匙扣甚至面部识别就能轻松解锁车辆。英飞凌表示，因为使用了最先进的加密和身份验证协议，他们能确保只有授权用户才能访问车辆，从而提供安心和无与伦比的安全性。

据英飞凌介绍，他们的智能数字汽车门禁解决方案的高级功能包括：

智能门禁控制器：作为主模块，与汽车门禁系统中的其他子模块进行协调和通信。它根据从锚点收集的BLE信号计算钥匙扣/智能手机的位置，进行身份验证，并根据钥匙扣/智能手机的位置和身份验证结果打开或关闭门。

Anchors：作为 BLE 从模块工作，BLE 链路用于与密钥卡/智能手机进行通信。BLE 信号用于测量密钥卡/智能手机与Anchors之间的距离。

门把手：用于触发BLE通信、定位和认证。电容式触摸门把手可以在拉动把手之前检测到手，从而提供更快的触发和更精美的设计。

用户（钥匙）设备：钥匙扣和智能手机具有用于通信和定位的 BLE 无线电。

生物识别进入：对此类系统的需求不断增长，例如通过 B 柱中的 3D 飞行时间 (ToF) 摄像头或门把手上的指纹传感器进行面部识别。

之所以能打造具备如此竞争力的Car Access System，与英飞凌在多个领域拥有深厚的积累有着莫大的关系。如下图所示，英飞凌面向“车门”应用提供了多种解决方案。当中尤以MCU和BLE值得一提。

（图源：英飞凌）

首先看MCU方面，面向汽车车身电子应用，英飞凌所提供的TRAVEO T2G能提供尖端的性能和安全性。英飞凌表示，TRAVEO T2G 系列MCU 专为智能世界而设计。该系列提供广泛的可扩展性和网络连接，内核基于单个 Arm Cortex-M4 或两个 Cortex-M7。性能从 TRAVEO T1G 中的 400 DMIPS 增强到 TRAVEO T2G 中的 1500 DMIPS。

当中，适用于车身电子应用的 TRAVEO™T2G 还提供内存大小和引脚数的可扩展性。IP兼容性使客户能够使用单平台MCU设计和开发系统方案。同时，TRAVEO T2G 设备还引入了 HSM（硬件安全模块）、用于安全处理的专用Cortex-M0+内核，以及满足 FOTA 要求的双组模式嵌入式闪存，因此具有先进的安全功能。该车身系列还具有六种电源模式，使 ECU 能够最大限度地降低总体功耗。

“我们的 MCU 配备了优化的软件平台，可用于 AUTOSAR MCAL（微控制器抽象层）、自测试库、闪存 EEPROM 仿真以及安全底层驱动程序，并与第三方固件相结合。ModusToolbox软件为 TRAVEO=T2G 设备提供灵活且全面的开发体验。”英飞凌方面表示。

（图源：英飞凌）

蓝牙则是英飞凌的另一优势产品。

据了解，英飞凌提供的、名为AIROC的汽车级蓝牙®设备可实现汽车与最新移动设备和可穿戴设备之间的连接。对蓝牙增强数据速率 (EDR) 的支持可实现一流的无线音频，以实现免提通话以及移动设备和车辆信息娱乐无线电系统之间的高级音频分发配置文件 (A2DP) 音乐流。该产品组合通过各种 SmartAudio算法支持窄带和更新的宽带语音功能，包括丢包隐藏和误码纠正。此外，该蓝牙技术还可以让驾驶员能够使用智能手机调整座椅、温度和信息娱乐设置，同时提供有关汽车性能和诊断的重要数据。

英飞凌表示，所有符合汽车标准的蓝牙®设备均提供行业标准的主机控制器接口 (HCI)，并且可与几乎所有蓝牙堆栈、操作系统和主机处理器一起使用。

其实除了上述领先产品以外，英飞凌还在积极扩充公司的产品线。例如借助对 France Brevets 和 Verimatrix NFC 专利组合的收购，增强了公司NFC的实力。通过收购UWB先驱 3db Access，进一步完善了公司的产品组合。

可以预见的是，在不久的将来，英飞凌将凭借这些产品组合，进一步巩固其在Car Access System领域的实力。这也有助于他们加速推动汽车智能化的发展。