常见问题
智能座舱系统架构框图及软件架构解析

发布于:2024-01-16 20:00:01  来源:常见问题  点击量:14次

  传统座舱域是由几个分散子系统组成,这种架构无法支持多屏联动、多屏驾驶等功能,因此催生出座舱域控制器这种域集中式的计算平台。

  智能座舱的构成最重要的包含全液晶仪表、大屏中控系统、车载信息娱乐系统、抬头显示系统、流媒体后视镜等,核心控制部件是域控制器(DCU)。

  智能座舱域控制器通过以太网/MOST/CAN,实现抬头显示、仪表盘、导航等部件的融合,不仅仅具备传统座舱电子部件,还进一步整合智能驾驶ADAS 系统和车联网 V2X 系统,从而逐步优化智能驾驶、车载互联、信息娱乐等功能。

  大家想象下,你是驾驶员,从上车发动,到抵达目睹地停车入库,可能会操作的:

  我们顺着第一节的系统功能,就比较好进行芯片层面的理解,及域控制器的芯片框图,如下

  左上角的,能够理解是域控SoC最小系统要的,包括供电,存储(eMMC和DRAM),时钟

  左下角的则是功能部分,比如WiFi&BT一般选择双模模组,通过SDIO和SoC通信;AudioDSP也可以只是Codec + PA,只要用于音频采集及播放(具体的语音交互逻辑一般云端结合本地方式处理);SDCARD则用于保存相关信息

  因为域控制器需要和其他ECU通信,比如VCU,比如其他域控制器,一方面SoC中不带有CAN等通信外设,一方面本身需要一颗MCU监控SoC及系统的状态,因此这里一般会配套一套ASIL-B级别的MCU

  我们结合软件系统,可以加深对系统及硬件的理解,如下,座舱域控制器的软件系统复杂程度非常高,软件研发人员数目远超硬件人员(还不涉及到算法人员);

  SoC运行Hypervisor,在Hypervisor之上运行两类操作系统,其中对实时性和安全性要求比较高的安全域模块跑在QNX或者Linux系统上;对实时性要求不太高、但对生态要求比较高的娱乐域模块跑在Android系统上;

  MCU运行AUTOSAR系统,用于CAN/LIN总线的唤醒、通讯以及电源管理等;

  特斯拉Model的域控制器,由两块电路板构成,一块是主板,另一块是固定在主板上的一块小型无线通信电路板(图中粉色框所示)。这一块通信电路板包含了LTE模组、以太网控制芯片、天线接口等,相当于传统汽车中用于对外无线通信的T-box

  主板采用了双面PCB板,正面主要布局各种网络相关芯片,例如Intel和Marvell 的以太网芯片,Telit 的LTE 模组,TI的视频串行器等。正面的另一个及其重要的作用是提供对外接口,如蓝牙/WiFi/LTE 的天线接口、摄像头输入输出接口、音频接口、USB 接口、以太网接口等。

  现代Genesis GV60座舱域控制器,被现代称之为Connected Car Integrated Cockpit即CCIC,无缝连接仪表、中控、HUD、电子倒车镜。CCIC应该使用了QNX的虚拟机,一套硬件拖动中控、仪表和两个电子倒车镜。仪表和中控的尺寸都是12.3英寸,与宝马旗舰iX的座舱设计颇为近似。

  主PCB版正面,英伟达的标记非常醒目,SoC可能是英伟达的Xavier,也可能是Orin的座舱版。SoC周边4个LPDDR,一个三星的UFS,背面还有一个Spansion的NOR Flash。左边那个大的芯片可能是博通的以太网交换机。

  主板背面,外围的设计非常类似奔驰NTG7的设计,最左边是两路视频输出,通过MAX92936的GMSL做解串行,这是颗特别的芯片,不是美信的常规产品,奔驰也有使用,一路输出到中控屏,另一路将中控屏的内容投射到仪表显示屏。再左边可能是一个4路全景摄像头输入,连接了一个GMSL解串行芯片。再左边两路连接器连在一个解串行上,推测可能是仪表视频输出,再左边是驾驶员行为监测摄像头输入,解串行是MAX96312,也是属于非标准产品。再左边可能是A2B音频总线连接器,由一颗瑞昱的A2B音频总线芯片连接,最右边可能是一颗PHY。

  电源板正面,中间靠右的芯片可能是MCU,中间靠左靠上的可能是音频DSP芯片。

  日产车机屏幕通常有8、9、12.3英寸三种,其中9英寸是主流,本次拆解的就是9英寸车机

  和之前拆解的车机不同,日产车机是和屏幕一体的,早期的车机大多这么设计。通过FPC软板与屏幕连接,后来改为用解串行芯片加LVDS连接。

  9英寸屏幕分辨率是1280*720,电容触摸屏,支持苹果CarPlau和Android Auto,支持DAB,两个USB。本次拆解是美国版本日产车机,从标签能够准确的看出是日本歌乐制造的。

  与高端车机一样,电路板也是分成三块,一块是电源音频MCU,另一块是主处理器板,还有一块是DAB收音板。

  主芯片是韩国Telechips的TCC8031,就是中间面积最大者。Telechips名不见经传,实际在中低端车机领域实力很强,2021年收入大约1.1亿美元,出货量超千万片。

  TCC8031正下方是两片DDR3 DRAM,型号为EM6HE16EWAKG-10H,容量为每片4Gb,也就是0.5GB,估计制造工艺是28纳米,这是中国台湾地区的钰创供应的,钰创是罕见的内存设计企业,自己设计内存再委托华邦晶圆厂代工,年收入大约2亿美元。

  TCC8031左边是一片SDARM,型号为EM636165TS,容量非常小,只有16Mb,体积却不小,估计是0.13微米也就是130纳米工艺制造的。

  在TCC8031正上方的芯片,从型号推断是中国深圳企业江波龙电子供应的eMMC,江波龙也是上市公司,与钰创一样是IC设计公司,在中国台湾地区代工,容量为8GB,或许是比较老旧的MLC NAND。

  主板背面如上图,只有一颗大的芯片,是中国台湾地区晶豪科技企业来提供的Bootloader Flash,型号EM29LV320A,容量只有48Mb,体积硕大,估计也是130纳米工艺制造的,晶豪科技2021年收入大约2亿美元,2022年能到2.5亿美元。

  最底层的电路板,主要是收音、供电、音频放大和MCU。收音方面,也是Telechips的芯片,或许是TCC3171。解串行方面是美信的。电路板背面主要芯片是瑞萨的MCU。麦克分输入放大与音频,CODEC是AKM的AK4616,尽管日产处处节省本金,甚至包括低密度的线路板都考虑到了,但是音质方面居然破例用了一颗单独的音频DAC,音源对音质影响最大,远高于扬声器单元和放大器,可惜大部分厂家包括上百万的豪车也是用主芯片里的音频DAC,日产破例用了PCM1681做音频DAC,就在左上角,PCM1681属于BB公司,BB公司后来被德州仪器收购。

  PCM1681信噪比105分贝,24-Bit, 192-kHz,价格也很低,只有1.5美元,但音频线路要重新设计,有点麻烦。针对座舱的音频设计,如果考虑德州仪器的PCM1794,价格大概14美元,但比在扬声器增加70美元来的效果要好得多,若是顶级音频发烧友,推荐ESS的ES9038PRO(价格约100美元)或者4片PCM1704并联,效果比在扬声器上增加500美元来得效果要明显。音频放大则是意法半导体的D类放大器,最大4路20瓦输出。

  最近,智能座舱行业有两件大事。 一个是 Model Y 顶配车型搭载了与全新 Model S/X 同款的 AMD 芯片。 另一个则是集度首款新车将搭载最新的高通座舱芯片 SA8295。 一个算力可以比拟游戏机 PS5(10TFLOPS),一个算力和英伟达智能驾驶芯片 Xavier 相当(30TOPS)。 而在此前,智能座舱的算力并不高。 拿现在比较火热的高通 8155 座舱芯片来举例,蔚来 ET7 、智己 L7 、小鹏 P5 、威马 W6 等新车都搭载该芯片,不过它的 AI 算力只有 4TOPS。 这预示着,智能座舱行业迎来了算力大爆炸。 不过这里有一个误区,很多人会把这两个芯片放在一起去对比。 但

  :特斯拉向左,高通向右 /

  从人机交互、语音交互的角度来划分智能座舱等级,可分为:L1车机智能、L2全车智能、L3情感智能、L4数字生命、L5灵魂伴侣五个等级。 2023年12月13日,在2023第五届智能座舱与用户体验大会上,思必驰智能汽车事业部研发总监甘津瑞谈到,从最初的车能“听到”,到后来的车能“理解人”,再到未来的车能“理解你”,以及最终的车“为你服务”,每一个等级的提升都与无人驾驶等级的提升相一致。 目前,智能座舱的语音交互与自动驾驶程度一致,正处于L2阶段。甘津瑞表示:“要达到L3,我们仍需面对几个挑战。首先,要解决情感化输入的口语理解问题。其次,要解决情感化输出的NLG生成问题,以及当前的人为设计的可穷举的情感交互问题。这样一些问题在大

  交互体验 /

  分区电子电气架构如何支持软件定义汽车 我们对汽车及其工作原理的认知发生了巨大变化。汽车的自动化程度、电气化程度持续不断的增加,越来越注重服务,不断为最终用户实现定制、升级。而汽车变革的根本在于,汽车将由软件定义。简言之,汽车的所有功能都将在虚拟模型上进行设计、测试、验证,并可能做修改,虚拟模型将伴随实体汽车存在于整个生命周期。 这场变革将需要对汽车架构进行深层次的改造。除了让汽车开发更快、更轻松外,它还将通过以数据为导向的服务,为OEM厂商提供富有吸引力的新商机,吸引更熟悉支持签约功能的一代用户。从本质上讲,交通出行慢慢的变成为服务增强使用者真实的体验,受到网络解决方案、MCU和PMIC等前沿解决方案的支持。 SDV如何改变

  定义汽车 /

  提到汽车,必然离不开智能化、网联化,伴随这两大风口,智能座舱的重要性日益凸显。以全液晶仪表、 HUD、车载娱乐系统、后座娱乐为代表的智能座舱旨在带来更加智能化和安全化的交互体验,提供更简洁高效的交互方式,有望成为汽车下一个颠覆式的创新点。 呈现五大趋势 智能座舱已然兴起,成为整合多车身电子部件的复杂系统,提供多屏互动以及先进的人机交互技术如语音识别、手势识别等等,并将融入云端智能和ADAS功能。 同以往新技术的路径一致,智能座舱从高端车型向中低端车型的渗透正在加速,并在2018年进入大众化普及阶段。智能座舱中全液晶仪表盘、 HUD等功能的渗透率还比较低,正处于加速发展形态趋势。比如全液晶仪表渗透率在5%左右,而2020

  动机 出于学习-总结的目的,在我从什么是智能座舱、智能座舱的发展驱动因素、智能座舱的构成要素三个方面梳理我对智能座舱的基础认识之后,为了加深“智能座舱产品入门”课程中语音交互部分知识的理解,我从什么是语音交互、语音交互的底层技术、智能座舱的语音交互等方面,对智能座舱语音交互系统相关的知识进行了梳理与总结。 一.什么是语音交互 语音交互:语音是方式,交互的对象是任何的智能设备,顾名思义,即通过语音的方式完成人与机的交互。 在现今的各种智能化场景中,语音交互已成为一种最重要的人机交互方式。从用户的角度来看,语音交互的核心价值大多数表现在释放用户的双手,使得人与机之间的交互变的更高效便捷。 然而,从用户发出语音指令到实现与智

  的语音交互系统技术应用 /

  相比于无人驾驶技术落地、政策监管上的不确定性,智能座舱作为与消费者最高频的触点,慢慢的变成了传统汽车向智能终端转变过程中最典型的缩影,智能座舱的商用化落地能力也被各主机厂预见,成为相互竞争的一大着力点。智能座舱的发展让汽车逐渐摆脱代步工具的固定认知,成为人类日常工作中不可或缺的娱乐产品与出行硬件。智能座舱的发展也让汽车个性化程度更高,带来的也不单单是汽车产品的创新,更体现了造车思维的创新,通过生物识别技术、语音交互、手势交互、车窗智能互联、多屏联动技术等技术革新,能够准确的通过每个人不同的出行习惯,定制独特的智能座舱环境,满足乘坐者更多的出行体验和娱乐需求。 汽车技术的发展更像是手机从功能机时代向智能手机时代的变革,使得汽车从出行代步工

  中的抬头显示 /

  随着一家家新势力造车如雨后春笋般生长开来;随着传统车企毅然决然地切换 新能源 赛道;随着不同的跨圈资本躬身入局……我们大家都知道,当下汽车产业的局中人们,正在百年未有之大变局中演进着,在这个时代的选择与被选择中前行着。 它们或是以全新的理念叩开产业未来之门,或是以深刻的积淀奏响行业转型之声,或是以独特的模式开辟市场新机遇。 华为 作为一家科技巨头,同样跃入车市的大潮之中,旨在以自身的科学技术实力和行业理解为汽车市场带去不同的一面。 尤其是当下交通工具的属性正在发生改变,汽车借助互联网、云计算、大数据、物联网等先进的技术和理念,将传统交通运输业和互联网进行相对有效渗透与融合,形成新业态和新模式的背景下,华为更是带来HarmonyO

  的未来 /

  12月22日,广汽集团线上举办ADiGO SPACE智能座舱升级发布会,会上发布两项座舱技术:(1)高性能沉浸式汽车座舱ADiGO PARK元宇宙;(2)高品质全场景声音交互生态ADiGO SOUND原景声。广汽集团表示,这两项技术代表了广汽集团在“人机共驾”时代对智能座舱进化方向的最新思考和探索。 其中,广汽集团与宸境科技、爱奇艺奇遇VR联合开发了ADiGO PARK元宇宙。ADiGO PARK的主机采用AMD V1000与W6600系列芯片,VR头显双眼显示分辨率达到5K级别,同时还有广汽集团与宸境科技联合开发的行车体感技术,可通过座舱反馈真实触感。基于以上技术上的支持,ADiGO PARK将支持巨幕影视、数万部电影和海

  体验 /

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