主题
P03 · YBO Hub — 中央控制单元
- 治理摘要: PRODUCT-PLAN.md §P3(按计划优先级表为 T0 层级)
- 生命周期状态: spec-draft (t)
- 设计附录(Level 2): P03-hub-design.md
- 最后更新: 2026-08-27
1. 定位与层级
- 角色:船上的 Linux 网关与 UI 宿主——将内部 YBO CAN FD 总线桥接到 NMEA 2000、MFD、Victron GX、本地 Web UI、Studio 与 Mate 云;运行日程/场景、连接管理器以及 Eye v1/v1.5(PRODUCT-PLAN.md §P3、§3、§P11)。
- 客户:所有高于独立 Air 套件的 YBO 安装;改装船厂、新造船集成商、船队运营商。层级 T0(Core → Hub → Studio ……),关键路径 M1–M14。
- 构建路径:EVT 采用现成 i.MX93 SOM(Variscite/Compulab 级别),DVT 阶段(M8–9)改为定制板;Wi-Fi 仅存在于 Hub 与 Air Gateway 上(§1,PLAN-027)。
- 绝不允许成为:安全依赖项。保护、报警逻辑与默认状态映射在 Core/Sense 上执行;Hub 丢失不得改变任何通道状态(§1 失效安全原则)。它不是 MFD、不是卫星终端(§3:Starlink 是 WAN 客户端)、也不是 NVR(OPEN-QUESTIONS P3-1)。
2. 型号与 SKU
| 型号 | 角色 | 主要差异 | 区域/目标群体说明 |
|---|---|---|---|
| Hub | 标准网关,MSRP $549 (t) | Wi-Fi/BLE 模块、2× CAN FD、RS-485、2× Ethernet、USB;无蜂窝 | 欧盟首发 SKU;Wi-Fi/BLE 按 RED 认证;无线电型号冻结为 P0 门槛(COMPLIANCE-MATRIX.md Hub 行) |
| Hub 4G | Hub + LTE + GNSS,MSRP $649 (t) | LTE 模块(Cat-1 与 Cat-4 待定,§6 第 7 项)+ GNSS 接收器 + 2 个额外天线端口;BOM +$20 | 区域性 LTE 模块型号(EU / NA / 全球);eSIM 流量在 Mate 内转售(§3) |
| Hub + 区域无线电插件 | 带 EU-433 / EU-868 / US-915 板的 Hub(Air Gateway 接收器的替代方案) | 定制板上的内部插件槽;规范冻结前不出货插件(§6 第 9 项) | 按目的地的允许列表与签名固件规范;捆绑定价(§5) |
3. 系统位置
总线位置:Hub 是两条总线上的节点——也是唯一必须同时位于两条总线上的节点。它在 YBO CAN FD ↔ N2K(PGN 发布、MFD 控制页面)、YBO CAN FD ↔ J1939(第二路 CAN,发动机数据)以及一切 ↔ IP(Web UI、MQTT、Studio、摄像头)之间做网关。
| 方向 | 对象 | 关系 |
|---|---|---|
| 依赖于 | Core / Sense / Key | 通过 YBO CAN FD 提供状态、遥测与报警;所有控制在本地执行 |
| 依赖于 | Studio (P7) | 拥有 JSON 配置模式;Hub 是部署端点并分发模块配置 |
| 依赖于 | Mate 云 (P8) | MQTT 代理、OTA 编排、配置备份;Hub 在无云时完全可用 |
| 依赖于 | 船舶直流供电、N2K 骨干供电(N2K 端口不由总线供电) | 8–32 V(§1) |
| 被依赖于 | Mate 应用、本地 Web UI、MFD、Victron GX(读取)、Air Gateway(系统模式)、Eye 摄像头 | UI 托管、PGN 发布、摄像头片段存储 |
| 被依赖于 | Remote Vessel Infrastructure 规范 (T3) | 面向独立任务计算机的版本化 API + CAN/Modbus 集成(§3) |
DC IN 8-32 V ──[fuse]──[ideal-diode reverse-polarity]──[TVS / ISO 7637 clamp]──[wide-Vin buck 5 V]──┬──[supercap backup ctrl]──► 5 V_SYS
└──► always-on 3.3 V (RTC, M33 wake logic)
5 V_SYS ──► i.MX93 SOM (2x A55 + M33 + Ethos-U65, 1-2 GB LPDDR4, 8-16 GB eMMC, Wi-Fi 6 / BLE 5.4 module)
├─ FlexCAN0 ──[TJA1463 CAN SIC]──────────────────── N2K port (Micro-C, 250 kbit, not bus-powered)
├─ FlexCAN1 ──[TJA1463 CAN SIC]──────────────────── YBO CAN FD port (connector: §6 item 3)
│ └─ mux to [ISO1042 isolated CAN] ──── J1939 port (connector + isolation: §6 item 2)
├─ LPUART ──[THVD1450 RS-485]────────────────────── Modbus RTU terminal block
├─ ENET_QOS (TSN) ──[DP83867 PHY]──[magnetics] ──── LAN (cameras, View, MFD Ethernet)
├─ ENET1 ──────────[DP83867 PHY]──[magnetics] ──── WAN (Starlink / marina router)
├─ USB2.0 #1 ────────────────────────────────────── USB-A host (SSD for clips)
├─ USB2.0 #2 ────────────────────────────────────── LTE module (Hub 4G) — Cat-1 / Cat-4
├─ LPUART + PPS ───────────────────────────────────── GNSS receiver (Hub 4G)
├─ LPSPI + LPUART + GPIO + u.FL ─────────────────── regional radio plug-in header (reserved, §6 item 9)
├─ I2C ──[PCF85263A RTC + coin cell] [board temp sensor] [voltage/current monitor]
└─ GPIO ── status LEDs, factory-reset button, tamper/enclosure switch, external watchdog kick
Antennas: Wi-Fi/BLE, LTE main (+ diversity), GNSS — external SMA (OPEN-QUESTIONS P3-8)4. 功能需求
- FR-01 Hub 应将 YBO CAN FD 与 NMEA 2000 作为两条独立物理总线进行桥接;任何专有帧不得转发到 N2K(§1 骨干规则)。
- FR-02 Hub 应发布 N2K 数字开关 PGN 127501/127502 以及标准电源/电池 PGN,使 Garmin、Simrad 与 Raymarine MFD 无需 Hub UI 插件即可显示并控制 YBO 通道(§P3 UI 界面;COMPLIANCE-MATRIX.md §3 声明措辞)。
- FR-03 通过 Hub 下发的每条命令(Web UI、Mate、MFD、日程、自动化)仅在设备确认回读后显示;约 5 s 内无回读则 UI 回退并提示重试(§1 控制面原则)。
- FR-04 每个远程或自动化动作应写入仅追加的审计日志(谁/什么/何时/结果),在 eMMC 上保留 ≥ 12 个月 (t) 并同步至 Mate。
- FR-05 Hub 应运行连接管理器,优先级为 Wi-Fi STA > WAN Ethernet > LTE,自动故障切换 ≤ 30 s (t) 并可故障恢复,且在无链路时对所有遥测/事件进行存储转发(§3 软件规则)。
- FR-06 告警负载应随链路等级降级:Wi-Fi/WAN 上传完整片段,LTE 上传快照,最小链路仅传文本(§3)。
- FR-07 Hub 应同时作为 Wi-Fi AP(船上网络)与 STA(岸基上行)运行(§3)。
- FR-08 本地 Web UI 应在零互联网条件下完全可用:实时状态、控制、报警、日程、配置查看、日志导出(§P3 软件)。
- FR-09 Hub 应提供 Studio 部署端点:接收签名的版本化 JSON 配置,校验模式,通过 YBO CAN FD 暂存到各模块,并在任一模块 NACK 时回滚(§1 配置模型)。
- FR-10 云连接应使用带每设备身份的双向 TLS MQTT;Hub 不得在 WAN/LTE 上开放任何入站监听端口;远程访问经云代理(§3 安全)。
- FR-11 OTA 应使用签名的 A/B 镜像,若新槽位在启动计数限制内未能达到健康状态则自动回滚;Hub 还应通过 YBO CAN FD 中继签名的模块固件并上报每个模块的结果(§1 固件/OTA)。
- FR-12 日程、场景与自动化在 Hub 上执行;Hub 丢失应使每个模块保持在最后确认状态,且绝不触发通道变更(§1 失效安全;OPEN-QUESTIONS P3-4)。
- FR-13 Hub 应读取 Victron GX 能源数据(v1 为只读)并与 YBO 数据并列显示(§P3;OPEN-QUESTIONS P3-5)。
- FR-14 J1939 端口应在第二路 CAN 上解码发动机/变速箱参数并在 N2K 与 MQTT 上重新发布;该端口应与 Hub 地电气隔离。
- FR-15 RS-485 Modbus RTU 主站应轮询第三方设备(充电机、交流电表、Air 独立目标),寄存器映射由 Studio 逐项配置。
- FR-16 Eye v1:Hub 应发现 ONVIF 摄像头,将 RTSP 实时画面代理至 UI/应用,并将事件片段存储于 eMMC 或 USB SSD;v1.5:在 Ethos-U65 上以低帧率进行运动 + 人员检测,并支持地理围栏布防告警(§P11)。
- FR-17 Hub 4G:GNSS 位置应在本地驱动走锚与地理围栏报警,并上报至 Mate(§P3)。
- FR-18 直流掉电时,超级电容备份应为 SOM 供电足够长时间以刷写日志并干净卸载存储(≥ 5 s (t)),并从 RTC 记录掉电时间戳。
- FR-19 应可选择低功耗模式(Wi-Fi/LTE 占空循环、Ethernet 关闭、CAN 仅监听),并支持由 CAN 报警帧、RTC 或数字输入唤醒(OPEN-QUESTIONS P3-7)。
- FR-20 硬件看门狗应在内核或监督程序挂起时复位 SOM;恢复出厂按钮应恢复最近已知良好的配置槽位而不擦除审计日志。
- FR-21 YBO CAN FD 上的诊断:Hub 心跳、链路状态、供电电压、板温、存储健康——在 Studio 与 Mate 中可见。
- FR-22 Hub 出货应附带 SBOM、签名更新策略与漏洞接收渠道,作为 CRA/RED 网络安全发布证据(COMPLIANCE-MATRIX.md Hub 行)。
5. 电气规格
| 供电项 | 数值 | 来源 |
|---|---|---|
| 标称 | 12 / 24 V DC | PRODUCT-PLAN.md §1 |
| 工作范围 | 8–32 V | §1 |
| 瞬态 | 耐受 ISO 16750-2 / ISO 7637-2 脉冲(抛负载、冷启动);由超级电容提供欠压穿越 | §1;测试等级 (t) |
| 反极性 | 理想二极管控制器,-65 V 额定(LM74700-Q1) | §7 |
| 浪涌 | 24 V 下 ≤ 3 A、≤ 10 ms (t),超级电容预充电限流 | (t) |
| 工作电流(Hub,Wi-Fi AP+STA、2× CAN、2× Ethernet) | ≈ 3–4 W(12 V 下 ≈ 0.3 A)(t) | (t) |
| 工作电流(Hub 4G,LTE 发射、NPU 运行) | 峰值 ≤ 8 W (t) | (t) |
| 低功耗模式 | ≤ 1.5 W (t) | (t);OPEN-QUESTIONS P3-7 |
| 休眠(SOM 关闭,仅 RTC + 唤醒逻辑) | ≤ 5 mA (t)——家族规则;SOM 电源路径切断 | §1;见 §15 第 6 项 |
| I/O 通道 | 数量 | 额定/保护 | 采样分辨率 |
|---|---|---|---|
| 数字输入(唤醒/报警/防拆) | 2 (t) | 耐受 0–32 V,反向保护 | 仅逻辑电平 |
| 板载电压/电流监测 | 1 | 供电轨遥测 | ≈ 0.1 V / 10 mA (t) |
| USB-A 主机 | 1 | 5 V、1 A (t),限流开关 | — |
| 总线接口 | 标准 | 速率 | 隔离 | 终端 |
|---|---|---|---|---|
| NMEA 2000 | ISO 11898-2 / N2K,Micro-C | 250 kbit/s | 非隔离(N2K 参考) | 无(骨干已终端) |
| YBO CAN FD | ISO 11898-2:2024 CAN FD | 仲裁 500 kbit/s,数据 2 Mbit/s (t) | 非隔离,共直流地 | 可切换 120 Ω (t) |
| J1939 | SAE J1939-14(250 kbit/s)/ -15 | 250 / 500 kbit/s | 电气隔离(ISO1042,5 kVrms) | 可切换 120 Ω |
| RS-485 | TIA-485-A,Modbus RTU | ≤ 115.2 kbit/s | v1 非隔离 (t);隔离替代方案见 §7 | 可切换 120 Ω |
| Ethernet LAN / WAN | IEEE 802.3,10/100/1000BASE-T | 1 Gbit/s | 网络变压器(标准) | — |
| Wi-Fi / BLE | 802.11ax 1×1 2.4/5 GHz,BLE 5.4 | — | — | — |
| LTE (Hub 4G) | Cat-1 bis 或 Cat-4(待定,§6 第 7 项) | 10/5 或 150/50 Mbit/s | — | — |
6. 接口与连接器
| 接口 | 连接器 | 引脚/说明 | 理由 |
|---|---|---|---|
| 直流电源 | 2 针可插拔端子块,5.08 mm (t) | +BAT、GND;按安装指南外置保险丝 | 便于改装,与模块一致 |
| NMEA 2000 | Micro-C M12 公头,5 针 | NMEA 2000 标准;Hub 不从总线取电 (t) | 与所有骨干互操作 |
| YBO CAN FD | 待定——M8 vs RJ45 vs Micro-C | PRODUCT-PLAN.md §6 第 3 项(M3) | 必须与 Core/Sense/Key 一致 |
| J1939 | 待定——Deutsch DT vs M12 vs 端子块 | §6 第 2 项(M3);隔离端口 | 机舱线束惯例 |
| RS-485 | 3 针可插拔端子块,3.5 mm (t) | A、B、GND(iso) | 工业惯例 |
| Ethernet LAN / WAN | 2× RJ45 带密封护套 (t);M12 X 编码作为 IP67 选项 (t) | LAN 供给 PoE 交换机配件(§P11);WAN 接入 Starlink/码头路由器 | 通用线缆 |
| USB | 1× USB-A 主机 | 可选 SSD;亦用于维护/日志导出 | 计划 §P3(USB 3.0 见 §15 第 1 项) |
| 天线 | SMA 母头 ×1(Hub)/ ×3(Hub 4G:Wi-Fi/BLE、LTE、GNSS)(t) | 外置舱壁天线;甲板下 GNSS 无法看到天空 | OPEN-QUESTIONS P3-8 |
| 区域无线电插件 | 内部板对板排针 + u.FL,供应商中立 | 供电 3.3 V、SPI、UART、2× GPIO(IRQ/复位)、ID 引脚;规范于 M8 定义 | §6 第 9 项;§3 区域矩阵 |
7. 推荐芯片(候选)
所有器件均为候选——在 M3 门槛(SOM、无线电、电源)与 Hub DVT 门槛(M8,定制板)冻结。数据来自所链接的官方页面;"未核实"标记了未在该处确认的数据。
| 功能 | 首选器件 | 关键数据(数据手册) | 备选 | 理由 |
|---|---|---|---|---|
| SoC | NXP i.MX 93 (MIMX9352) | 2× Cortex-A55 最高 1.7 GHz;Cortex-M33 250 MHz;Ethos-U65 NPU;2× CAN FD;2× GbE(1 路带 TSN);2× USB 2.0——未列出 USB 3.0 与 PCIe;LPDDR4/4X,eMMC 5.1;EdgeLock 安全飞地——NXP i.MX 93、IMX93XEC 数据手册 | i.MX 93 单核 (MIMX9351) 用于降本版 Hub | 由计划 §1 固定;Eye v1.5 需要 NPU |
| SOM (EVT) | Variscite VAR-SOM-MX93 | 512 MB–2 GB LPDDR4;8–128 GB eMMC;已认证 Wi-Fi 6 + BLE 5.4;2× GbE;2× CAN;2× USB 2.0;67.8 × 33 mm;-40…+85 °C 工业级;供货至 2038;起价 $59——Variscite | Variscite DART-MX93(55 × 30 mm,相同 I/O,起价 $59——Variscite);Compulab UCM-iMX93(28 × 38 mm,802.11ac 88W8997 + BT 5.3,1× GbE PHY + RGMII,支持 Mender OTA,供货至 2038,起价 $34——Compulab) | 预认证 Wi-Fi 6 模块与板载 2× GbE 缩短 EVT(§1) |
| Wi-Fi / BLE(定制板) | Murata Type 2EL (LBES5PL2EL) | NXP IW612;802.11ax 1×1 最高 601 Mbit/s;BT 5.4;802.15.4;SDIO 3.0 + UART;7.7 × 8.8 × 1.3 mm;-40…+85 °C——Murata | NXP IW612 芯片级方案(2.4/5 GHz 1×1 Wi-Fi 6、BT 5.4、802.15.4、集成 PA/LNA、SDIO/UART/SPI——NXP) | 模块使 RED 无线电证据模块化;与 SOM 路径同一芯片 |
| CAN 收发器 ×2(N2K、YBO) | NXP TJA1463 | ISO 11898-2:2024 CAN SIC;符合 SAE J1939-14;CAN FD 最高 8 Mbit/s;VIO 3.3–5 V;休眠模式;AEC-Q100 1 级;SO14 / HVSON14——NXP | NXP TJA1443(可直接替换的经典 CAN FD,同一 NXP 页面列出) | SIC 减少长 YBO 支线上的振铃;休眠时支持 CAN 唤醒 |
| 隔离 CAN (J1939) | TI ISO1042 | 5000 Vrms 隔离;1060 Vrms 工作电压;5 Mbit/s;±70 V 总线故障;85 kV/µs CMTI;-40…+125 °C;SOIC-16/8——TI | NXP 隔离 CAN 系列(NXP "Isolation CAN Transceivers" 类别;器件未核实) | 发动机线束地隔离 |
| RS-485 | TI THVD1450 | 50 Mbit/s;±18 V 总线故障;±18 kV IEC 61000-4-2 接触 ESD;3–5.5 V;256 节点;-40…+125 °C——TI | TI 隔离 RS-485(ISO14xx 级——器件与数据未核实) | 长距离、强噪声线路上的 Modbus |
| Ethernet PHY ×2 | TI DP83867IR | 10/100/1000;RGMII;TX < 90 ns / RX < 290 ns 延迟;8 kV IEC ESD;-40…+85 °C;457 mW (RGZ);WoL;IEEE 1588 SFD——TI | Microchip KSZ9131(10/100/1000 RGMII;片上终端;单 3.3 V 带 LDO 控制器;WoL;能量检测——Microchip;温度等级未核实) | 成熟的 Linux 支持;TSN 端口为 View/摄像头保留 1588 |
| LTE Cat-1(遥测) | Quectel EG915Q 系列 | LTE Cat 1 bis;10 / 5 Mbit/s;23.6 × 19.9 × 2.4 mm;-40…+85 °C;型号 NA/AF/JP/NAD(该页面未列出 EU 型号——EG915K-EU 为 EU Cat 1 bis 器件)——Quectel | Quectel EG91 系列(Cat 1;10 / 5 Mbit/s;29 × 25 × 2.45 mm;EG91-E/EX 欧洲,EG91-NA 北美——Quectel) | 若 §6 第 7 项落在 Cat-1,则功耗/成本最低 |
| LTE Cat-4(片段) | Quectel EG25-G | LTE Cat 4;150 / 50 Mbit/s;全球频段;GNSS Gen8C Lite(GPS/GLONASS/BDS/Galileo/QZSS);29 × 32 × 2.4 mm;USB 2.0;-40…+85 °C——Quectel | Quectel EC25 系列(Cat 4;14 个区域型号,含 EC25-E、EC25-EU、EC25-AF——Quectel) | 单一全球 SKU 与更便宜的区域 SKU 之争;结合 Eye 带宽决定(§6 第 7 项) |
| GNSS | u-blox MAX-M10S | 4 系统并发 GNSS;25 mW 连续跟踪;-167 dBm 跟踪灵敏度;冷启动 28 s;1.76–3.6 V;9.7 × 10.1 × 2.5 mm;-40…+85 °C——u-blox、数据手册 | u-blox NEO-M9N(4 系统并发 GNSS;-167 dBm 跟踪灵敏度;25 Hz PVT;2.7–3.6 V;12.2 × 16.0 × 2.4 mm——u-blox) | 独立接收器使走锚报警不依赖 LTE 模块 GNSS |
| 宽输入降压(5 V 系统) | TI LM5143-Q1 | 3.5–65 V Vin(可耐抛负载);双通道控制器;100 kHz–2.2 MHz;扩频;打嗝式 OCP——TI | TI LMR38020(4.2–80 V;2 A;40 µA Iq;HSOIC-8——TI)用于常供电轨 | 65 V 裕量覆盖 TVS 之后的 ISO 7637 残余 |
| 反极性 | TI LM74700-Q1 | 理想二极管控制器;3.2–65 V;-65 V 反向;80 µA Iq;20 mV 压降——TI | 肖特基二极管(8 W 负载下损耗 ≈ 0.3 W (t)) | 低压降保留 8 V 冷启动裕量 |
| 超级电容备份 | ADI LTC3350 | 4.5–35 V Vin;1–4 串超级电容带主动均衡;10+ A 充电/备份;ADC 经 I2C 监测容量/ESR;AEC-Q100;5 × 7 mm QFN;$5.92(1 ku)——ADI | TI TPS61094(60 nA Iq;0.7–5.5 V 输入;2.7–5.4 V 输出;2.5–600 mA 充电;2 × 3 mm——TI)用于仅 3.3 V 的关机电轨。TI "LM5182"(任务简报)在 ti.com 未找到——不采用 | ESR/容量遥测提供存储健康诊断(FR-21) |
| RTC | NXP PCF85263A | 0.9–5.5 V;3 V 下典型 0.28 µA;电池切换;3 个时间戳寄存器;看门狗;I2C 400 kHz;≥ 10 年长期供货计划——NXP | SOM 集成 RTC 配外置纽扣电池(Compulab 列有一款;精度未核实) | 掉电事件时间戳(FR-18) |
8. 机械与环境
| 项目 | 数值 |
|---|---|
| 外壳 | 无风扇;密封压铸铝、SOM 导热至壳壁 (t) vs 通风聚碳酸酯 (t)——M3 决定(见 §15 第 7 项);热预算为 +70 °C 环境下 8 W |
| 尺寸 | ≈ 160 × 120 × 45 mm (t)(Cerbo GX 参考 78 × 154 × 48 mm,§13) |
| 安装 | 壁装/舱壁,4 颗螺钉;DIN 导轨卡扣配件 (t) |
| 防护 | IP54 干燥储物舱(§1);IP67 型号稍后推出;连接器朝下 |
| 温度 | -25…+70 °C 工作(§1);工业级 SOM(-40…+85 °C) |
| 三防涂覆 | 载板标配(§1);SOM 按供应商涂覆选项 |
| 振动/冲击 | IEC 60945 严酷等级作为有记录的自愿目标(§1,COMPLIANCE-MATRIX.md §1) |
| 盐雾 | 外壳与连接器 IEC 60945 / ISO 9227 96 h (t) |
| 防点燃 | 不声明;安装指南排除汽油机/油箱舱(COMPLIANCE-MATRIX.md §1) |
9. 固件、配置与 OTA
| 项目 | 设计 |
|---|---|
| OS | Yocto Linux(§1);A55 集群休眠时由 M33 运行电源/唤醒监督程序与 CAN 监听器 |
| 启动/更新 | A/B 根文件系统,RAUC 或 Mender 级别(§1);由 EdgeLock 链式安全启动;镜像签名、bundle 版本固定;健康检查失败即回滚 |
| 模块 OTA | Hub 通过 YBO CAN FD 将签名的 S32K 镜像暂存到 Core/Sense/Key;结果上报 Mate |
| 配置 | Studio 拥有的 JSON 模式;Hub 校验、存储版本化副本、分发并提供一键回滚(§1 配置模型) |
| Hub 丢失后保留 | 与安全相关的一切均不受影响:模块默认状态映射、保护与报警均为本地(§1);日程/场景停止(OPEN-QUESTIONS P3-4) |
| 总线遥测 | 心跳、链路状态、供电、温度、存储健康、配置版本、OTA 状态 |
| 云 | MQTT over mTLS,出厂配置每设备 X.509 身份;eMMC 上的存储转发队列 |
| 过程证据 | 每次发布的 SBOM、依赖扫描、漏洞接收、支持期声明(CRA 报告自 2026-09 起;COMPLIANCE-MATRIX.md §1) |
10. 失效安全与控制面行为
| 规则 | 行为 |
|---|---|
| 默认状态 | Hub 不保存任何通道默认状态;仅镜像模块 NVM 映射(§1) |
| 看门狗 | 监督程序上的外部硬件看门狗;服务上的 Linux 软件看门狗;复位绝不发出 CAN 控制帧 |
| 手动旁路 | Hub 不适用——旁路按模块实现(§1);Hub 丢失对旁路不可见 |
| 命令 → 回读 → 确认 | UI 将命令状态灰显直至模块回读到达;约 5 s 超时则回退并提示重试(§1);MFD PGN 127501 状态仅来自回读 |
| 超时 | 云命令携带过期时间与幂等键;过期命令记录日志而不执行(§3 远程船舶连接门槛) |
| 报警升级 | 模块本地报警 → Hub UI/键盘 → Mate 推送(最小链路下为文本)→ 退避重复;确认动作被审计 |
| 配置故障 | 模式不匹配或模块 NACK 使部署原子性中止;最近已知良好配置保持生效 |
11. 合规路径
COMPLIANCE-MATRIX.md Hub 行:RED(安全/EMC/频谱)+ RED 网络安全、RoHS、WEEE、CRA、云/位置的 GDPR;即使使用已认证模块也需要整机评估;NMEA 认证不构成 MFD UI 集成。
| 证据项 | 目标标准/工件 |
|---|---|
| 无线电 | EN 300 328(2.4 GHz)、EN 301 893(5 GHz)、EN 301 908-1/-13(LTE,Hub 4G)、EN 303 413(GNSS 接收器)(t) |
| EMC | EN 301 489-1/-17(Wi-Fi/BT)、-52(LTE)(t);IEC 60945 严酷等级作为自愿目标 |
| 安全 | EN IEC 62368-1 (t) |
| 网络安全 | EN 18031-1/-2/-3 差距评估、威胁模型、SBOM、签名更新、漏洞流程 |
| NMEA 2000 | M10–12 进行 PGN 发送/接收认证;在此之前措辞按 COMPLIANCE-MATRIX.md §3 |
| 隐私 | GDPR 数据地图、位置与视频的 DPIA 筛查 |
| 环境 | ISO 16750-2 / ISO 7637-2 瞬态、IP54、-25…+70 °C、盐雾、振动 |
12. 成本目标
| 项目 | 数值 | 来源 |
|---|---|---|
| BOM | $85–120;Hub 4G +$20 | PRODUCT-PLAN.md §P3、§5 |
| MSRP | $549;Hub 4G $649 (t) | §P3、§5 |
| 最高到岸 COGS(50 % 毛利,25–35 % 渠道) | $178.43–205.88;Hub 4G $210.93–243.38 | §5 |
| 4G Cat-4 相对 Cat-1 的差价 | +$10–15 (t) | §6 第 7 项 |
| 主要成本驱动 | SOM(供应商标价起价 $34–59,§7);LTE 模块 + 天线;压铸外壳与密封连接器;隔离 CAN + 超级电容级;无线电/网络安全合规摊销 | §7、§11 |
13. 参照基准
| 产品 | 引用数据 | 来源 |
|---|---|---|
| Victron Cerbo GX MK2 | 8–70 V;3× VE.Direct(隔离)、VE.Bus、VE.Can 1 隔离 + VE.Can 2 非隔离、10/100 Ethernet、2.4 GHz Wi-Fi(88.1 mW)、BLE、4 数字/4 液位/4 温度输入、2 继电器;78 × 154 × 48 mm;-20…+50 °C;IP20;EN 18031-1 接口披露;经 websockets 的 MQTT、Remote Console | Cerbo GX 手册 §21;04e-victron-marine-product-matrix.md |
| Maretron MBB300C | 9–36 V;< 10 W,无风扇;双光隔离 CAN(M12)用于单/冗余 N2K;IP 摄像头用 Ethernet;VGA/HDMI;SSD;室内安装 | MBB300C 手册;04c-maretron-mpower-product-matrix.md |
| Garmin EmpirBus WDU v2 (010-02642-00) | 面向手机/平板/GPSMAP 的 HTML5 Web 服务器;NMEA 2000;Garmin Marine Network / Ethernet RJ45;Wi-Fi;自定义图形需 Garmin FSE;MCU v2 提供 2× CAN + 2× RS-485 | Garmin;04b-garmin-empirbus-product-matrix.md |
| CZone Network Bridge Interface (80-911-0057-00) / Wireless Interface (80-911-0090-00) | 隔离两个 N2K/CZone 网段,+40 节点,阻断损坏报文,允许一条总线断电;Wireless Interface:Wi-Fi 平板 UI、Ethernet、最多 3 个客户端 | CZone 网络接口;04a-czone-product-matrix.md |
要点:现有厂商产品提供一路隔离 CAN、10/100 Ethernet 与仅 2.4 GHz 的 Wi-Fi;YBO Hub 以双 GbE(LAN + WAN)、Wi-Fi 6 双频、隔离 J1939、LTE + GNSS 选项与 NPU 形成差异化——而无需匹配 Cerbo 的 8–70 V 范围(按 §1 为 8–32 V)。
14. 验证计划
| 阶段 | 测试 | 方法 | 通过标准 |
|---|---|---|---|
| EVT (M1–3) | SOM 启动 | 载板上的供应商 Yocto BSP:2× CAN FD、2× GbE、Wi-Fi AP+STA、USB、RTC | 所有接口枚举成功;24 h 老化无内核错误 |
| EVT (M1–3) | 双总线架构 | Hub + Core 样机接入 N2K 与 YBO CAN FD;N2K 分析仪抓包 | N2K 上无 YBO 帧;PGN 127501/127502 被 2 个 MFD 品牌接受 |
| EVT (M4–5) | OTA A/B 回滚 | 刷入损坏的 B 槽位;更新过程中断电 | 2 个周期内从 A 启动;无配置丢失 |
| EVT (M4–5) | 链路故障切换 | 依次断开 Wi-Fi、WAN、LTE | 故障切换 ≤ 30 s (t);故障恢复还原优先级 |
| EVT (M4–5) | 存储转发 | 离线 24 h 并注入合成事件 | 重连后 100 % 按序送达 |
| EVT (M4–5) | 超级电容关机 | 8 W 负载下切断直流 | 干净卸载、记录时间戳、≥ 5 s (t) 维持 |
| DVT (M8–9) | 定制板电源 | ISO 7637-2 脉冲 1、2a、3a/b;16750-2 抛负载;冷启动至 8 V | 无复位、无损坏 |
| DVT (M8–9) | 热性能 | 所选外壳内 +70 °C 下 8 W 耗散 | SoC 结温在供应商限值内;6 W 以下无降频 (t) |
| DVT (M8–9) | EMC 预扫 | 按 EN 301 489-1/-17 的辐射/传导,CAN/RS-485 抗扰 | 裕量 ≥ 6 dB (t) |
| DVT (M8–9) | RED/网络安全预评估 | EN 18031 差距审查、端口扫描、mTLS/OTA 签名测试 | 无开放入站端口;所有差距有责任人 |
| DVT (M8–9) | J1939 网关 | 发动机模拟器 + 隔离测试 | 参数出现在 N2K/MQTT;5 kVrms 隔离验证通过 |
| DVT (M8–9) | Eye v1 | 2 个 ONVIF 摄像头,片段存储于 USB SSD | 实时画面 + 片段;记录 NPU 人员检测延迟 |
| PVT (M10–12) | 环境 | IP54、盐雾、振动、-25…+70 °C 循环 | 功能保持;无腐蚀 |
| PVT (M10–12) | 合规 | 实验室进行无线电、EMC、安全、NMEA 测试 | 技术文件所需报告 |
| 实船 (M6–12) | 演示船 + 试点 #1–6 | 完整系统、Victron GX 读取、MFD 页面、Mate 告警 | 零未确认命令;审计日志完整 |
15. 待决事项与依赖
- USB 主机带宽——计划 §P3 已于 2026-08-27 修正为 1× USB 2.0 主机,因为 i.MX 93 提供 2× USB 2.0 且无 PCIe(§7);定制板上保留分立 USB 3.0 主机控制器选项(OPEN-QUESTIONS P3-1)。提案 (t):出货 USB 2.0 主机(足以在低帧率下存储事件片段);若试点需要 NVR 级吞吐,仅在存在主机接口时增加分立 USB 3.0 控制器——否则 NVR 移至 Hub Vision 型号(§6 第 8 项)。需要更新计划措辞。
- 4G 模块 Cat-1 vs Cat-4 及区域 SKU 集合——PRODUCT-PLAN.md §6 第 7 项(M3),OPEN-QUESTIONS P3-2。
- J1939 连接器与隔离——§6 第 2 项(M3)。
- YBO CAN FD 连接器——§6 第 3 项(M3)。
- 区域无线电插件接口定义(引脚、供电、射频路径)——§6 第 9 项(M8,Hub DVT)。
- 休眠电流:≤ 5 mA 家族规则仅在 SOM 完全断电时满足;此时 CAN 唤醒依赖常供电监督程序——需确认唤醒延迟可接受(Linux 启动 ≈ 10–20 s (t))——OPEN-QUESTIONS P3-7。
- 外壳:密封压铸 vs 通风塑料 (t)——由 DVT 热测试决定;新的产品专属事项。
- 天线策略(内置 vs 外置、连接器类型)——OPEN-QUESTIONS P3-8。
- Hub 失效时日程/场景的行为及双 Hub 故障切换范围——OPEN-QUESTIONS P3-4。
- Victron 互操作深度(只读 vs 控制仲裁)——OPEN-QUESTIONS P3-5。
- MFD 项目(纯 PGN vs OneHelm / 合作伙伴项目)——OPEN-QUESTIONS P3-6。
- RED 网络安全 / CRA 责任人、威胁模型与预算——OPEN-QUESTIONS P3-3,ASSUMPTIONS.md C-02。
- SOM 供应商冻结(Variscite vs Compulab)以及量产保留 SOM 还是改为芯片级方案的定制板决策——M3 / M8。
16. 变更记录
| 日期 | 变更 | 参考 |
|---|---|---|
| 2026-08-27 | 基于 PRODUCT-PLAN v1.1、OPEN-QUESTIONS P3、COMPLIANCE-MATRIX Hub 行的初始 spec-draft;芯片候选已在供应商页面核实 | PLAN-028 |