如何設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)高效、安全可靠的汽車eCockpit解決方案

微電子和軟件技術(shù)的快速發(fā)展正在深刻地改變車載娛樂(lè)中控和安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)，重新定義駕駛體驗(yàn)。

這一轉(zhuǎn)型的核心是電子駕駛艙（eCockpit），這是現(xiàn)代化汽車中的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，在一個(gè)統(tǒng)一的界面中集成了娛樂(lè)中控、連接和安全監(jiān)測(cè)功能。eCockpit控制一切，讓駕駛員了解相關(guān)情況并保持連接，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自主響應(yīng)提升汽車安全。

eCockpit的核心是駕駛艙域控制器，它將多個(gè)電子控制單元（ECU）整合到一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)中，該系統(tǒng)無(wú)縫管理連接、顯示器和觸摸屏、數(shù)字儀表板、娛樂(lè)中控系統(tǒng)和駕駛輔助功能。

高性能片上系統(tǒng)（SoC）平臺(tái)為當(dāng)今的eCockpit設(shè)計(jì)提供了高度集成的域控制器解決方案。其異構(gòu)多核架構(gòu)可以控制主機(jī)和數(shù)字儀表板，以及平視顯示器，顯著提升了效率并降低了復(fù)雜性。這種整合簡(jiǎn)化了eCockpit架構(gòu)，降低了電纜和連接器的成本，并簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)復(fù)雜性。

推動(dòng)eCockpit設(shè)計(jì)的三大汽車趨勢(shì)

汽車駕駛艙正在向先進(jìn)的eCockpit演進(jìn)，體現(xiàn)了從機(jī)械控制向數(shù)字顯示器的轉(zhuǎn)變，通過(guò)定制、無(wú)線通信、互聯(lián)網(wǎng)接入和智能手機(jī)集成來(lái)增強(qiáng)駕駛體驗(yàn)。三個(gè)關(guān)鍵趨勢(shì)正在重塑eCockpit設(shè)計(jì)：

●   汽車電氣化：隨著供應(yīng)鏈問(wèn)題的緩解和價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的提升，電動(dòng)汽車（EV）變得更加實(shí)惠，具有成本效益的eCockpit設(shè)計(jì)對(duì)于加速?gòu)膬?nèi)燃機(jī)向電力的轉(zhuǎn)變至關(guān)重要。

●   軟件定義汽車（SDV）：汽車正在向軟件可升級(jí)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，通過(guò)無(wú)線（OTA）技術(shù)支持快速功能更新和增強(qiáng)，逐漸擺脫固定的硬件設(shè)計(jì)。

●   先進(jìn)的安全系統(tǒng)：現(xiàn)代化汽車配備了高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS），如車道偏離和自適應(yīng)巡航控制以及駕駛員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（DMS）。eCockpit的設(shè)計(jì)必須符合最新的安全標(biāo)準(zhǔn)，以確保功能安全。

eCockpit正在重新定義駕駛體驗(yàn)。了解如何使用恩智浦的i.MX 95應(yīng)用處理器提升eCockpit設(shè)計(jì)，同時(shí)降低成本。

選擇合適的駕駛艙域控制器解決方案

隨著汽車行業(yè)邁向由經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的電動(dòng)汽車、SDV技術(shù)和先進(jìn)安全系統(tǒng)所定義的未來(lái)，對(duì)成本優(yōu)化的eCockpit解決方案的需求比以往任何時(shí)候都更加迫切。i.MX 95應(yīng)用處理器采用集成多核架構(gòu)，搭載了6個(gè)Arm Cortex-A55核，具有圖形、機(jī)器視覺(jué)和視頻加速功能，為eCockpit設(shè)計(jì)提供了出色的計(jì)算能力可擴(kuò)展性，能夠滿足這一市場(chǎng)需求。該處理器的獨(dú)立安全域采用Arm Cortex-M7處理器，為應(yīng)用程序提供安全的處理環(huán)境，以滿足ISO26262 ASIL-B安全標(biāo)準(zhǔn)要求，并且無(wú)需配套MCU。i.MX 95處理器在一個(gè)靈活的SoC中結(jié)合了低功耗、實(shí)時(shí)和高性能處理能力，提供了一個(gè)強(qiáng)大、可擴(kuò)展的平臺(tái)，擁有開發(fā)人員簡(jiǎn)化eCockpit設(shè)計(jì)所需的所有基本技術(shù)。這種集成化的方法不僅可降低系統(tǒng)成本，簡(jiǎn)化OTA軟件更新流程，而且在減輕重量和降低功耗方面也取得了顯著效果。對(duì)電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)尤其重要。

i.MX95應(yīng)用處理器

一種高度集成的管理程序軟件替代方案

管理程序是在SoC的最低級(jí)別運(yùn)行的軟件層，用于支持客戶操作系統(tǒng)。在典型的eCockpit設(shè)計(jì)中，管理程序允許多個(gè)操作系統(tǒng)（如用于主機(jī)的Android操作系統(tǒng)和用于儀表板的Linux RTOS）在單個(gè)處理器上并行運(yùn)行。基于管理程序的傳統(tǒng)系統(tǒng)需要這個(gè)額外的軟件層來(lái)管理多個(gè)操作系統(tǒng)，增加了設(shè)計(jì)成本和復(fù)雜性以及潛在的性能瓶頸。

相比之下，i.MX 95處理器的異構(gòu)多核架構(gòu)消除了對(duì)管理程序技術(shù)的需求。它可以在Cortex-M7內(nèi)核上的安全RTOS上執(zhí)行安全相關(guān)功能，如儀表板顯示和音頻鈴聲，而Cortex-A55內(nèi)核則專用于在Android等豐富操作系統(tǒng)上運(yùn)行非關(guān)鍵任務(wù)。通過(guò)允許不同的內(nèi)核直接運(yùn)行獨(dú)立的操作系統(tǒng)，開發(fā)人員可以避免管理程序帶來(lái)的性能影響以及額外的成本和復(fù)雜性。該處理器的Cortex-M7內(nèi)核還可以對(duì)DMS等其他關(guān)鍵任務(wù)進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)。同時(shí)，其他內(nèi)核可以運(yùn)行Android操作系統(tǒng)，為娛樂(lè)中控系統(tǒng)提供豐富、駕駛員友好的界面，而不會(huì)干擾安全關(guān)鍵功能。

先進(jìn)的機(jī)器視覺(jué)和圖形處理

隨著DMS、環(huán)視和交通標(biāo)志識(shí)別（TSR）等功能日益普及，機(jī)器視覺(jué)已成為eCockpit系統(tǒng)的必備功能。i.MX 95處理器的eIQ Neutron神經(jīng)處理單元（NPU）能夠驅(qū)動(dòng)機(jī)器視覺(jué)，作為由多個(gè)攝像頭傳感器或聯(lián)網(wǎng)智能攝像頭組成的統(tǒng)一視覺(jué)處理流程的一部分。恩智浦嵌入式圖像信號(hào)處理器（ISP）支持多種成像傳感器，包括用于機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的紅外設(shè)備。

i.MX 95處理器的圖形處理和多媒體功能對(duì)于打造沉浸式eCockpit體驗(yàn)尤為重要。集成的Arm Mali GPU使開發(fā)人員能夠提供豐富、生動(dòng)的3D圖形，從eCockpit數(shù)字儀表板擴(kuò)展到多顯示器娛樂(lè)中控系統(tǒng)。

設(shè)計(jì)保障安全

在功能安全方面，i.MX 95處理器通過(guò)其功能安全域?qū)崿F(xiàn)了符合ISO26262 ASIL-B安全級(jí)別的汽車設(shè)計(jì)，從而覆蓋了所有基礎(chǔ)需求。該處理器可以支持各種安全關(guān)鍵功能，如聲音警報(bào)、儀表燈和攝像頭顯示器，以滿足汽車制造商設(shè)定的高可靠性標(biāo)準(zhǔn)。

面向未來(lái)的下一個(gè)eCockpit設(shè)計(jì)

隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，i.MX 95系列作為一種強(qiáng)大、高度集成的處理解決方案脫穎而出，能夠降低eCockpit設(shè)計(jì)的成本和復(fù)雜性。作為汽車芯片和軟件解決方案的一站式供應(yīng)商，恩智浦還提供全面的電源管理IC（PMIC）、調(diào)諧器、Wi-Fi和藍(lán)牙無(wú)線SoC、CAN/以太網(wǎng)收發(fā)器、SDV平臺(tái)和HMI設(shè)計(jì)工具組合，以簡(jiǎn)化功能豐富的汽車娛樂(lè)中控系統(tǒng)的開發(fā)。

了解恩智浦的i.MX 95處理器如何增強(qiáng)您的eCockpit體驗(yàn)，通過(guò)簡(jiǎn)化的架構(gòu)確保經(jīng)濟(jì)高效的實(shí)施方案。有關(guān)i.MX 95處理器系列和其他恩智浦汽車產(chǎn)品的更多信息，請(qǐng)聯(lián)系恩智浦全球的銷售機(jī)構(gòu)。

作者：

Jim Bridgwater

恩智浦半導(dǎo)體汽車邊緣產(chǎn)品線全球產(chǎn)品市場(chǎng)資深總監(jiān)

Jim Bridgwater領(lǐng)導(dǎo)恩智浦汽車駕駛艙和車載信息服務(wù)應(yīng)用的產(chǎn)品市場(chǎng)團(tuán)隊(duì)。他曾領(lǐng)導(dǎo)實(shí)施恩智浦在企業(yè)和家庭網(wǎng)關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷計(jì)劃，在此之前，他曾擔(dān)任多個(gè)職位，負(fù)責(zé)汽車娛樂(lè)中控應(yīng)用領(lǐng)域的歐洲營(yíng)銷活動(dòng)超過(guò)五年。在恩智浦工作的25年里，Jim還參與了面向工業(yè)控制和消費(fèi)電子應(yīng)用的微處理器、DSP和射頻解決方案的市場(chǎng)營(yíng)銷工作。此前，他曾擔(dān)任德州儀器公司的系統(tǒng)工程師。Bridgwater先生獲得了英國(guó)曼徹斯特大學(xué)科技學(xué)院的電子學(xué)士學(xué)位。他參與并獲取了多項(xiàng)與節(jié)能相關(guān)的系統(tǒng)總線架構(gòu)專利，撰寫了多篇關(guān)于安全、娛樂(lè)中控、圖形處理、移動(dòng)電視和無(wú)線通信的文章。