《電子技術(shù)應(yīng)用》
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如何設(shè)計經(jīng)濟高效、安全可靠的汽車eCockpit解決方案

2024-10-31
作者:Jim Bridgwater
來源:恩智浦半導(dǎo)體

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  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中控和安全系統(tǒng)設(shè)計,重新定義駕駛體驗。

  這一轉(zhuǎn)型的核心是電子駕駛艙(eCockpit),這是現(xiàn)代化汽車中的一個復(fù)雜系統(tǒng),在一個統(tǒng)一的界面中集成了娛樂中控、連接和安全監(jiān)測功能。eCockpit控制一切,讓駕駛員了解相關(guān)情況并保持連接,通過實時監(jiān)測和自主響應(yīng)提升汽車安全。

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

  了解恩智浦i.MX 95應(yīng)用處理器系列。高性能片上系統(tǒng)(SoC)平臺為當(dāng)今的eCockpit設(shè)計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。這種整合簡化了eCockpit架構(gòu),降低了電纜和連接器的成本,并簡化了設(shè)計復(fù)雜性。

  推動eCockpit設(shè)計的三大汽車趨勢

  汽車駕駛艙正在向先進的eCockpit演進,體現(xiàn)了從機械控制向數(shù)字顯示器的轉(zhuǎn)變,通過定制、無線通信、互聯(lián)網(wǎng)接入和智能手機集成來增強駕駛體驗。三個關(guān)鍵趨勢正在重塑eCockpit設(shè)計:

  • 汽車電氣化:隨著供應(yīng)鏈問題的緩解和價格競爭力的提升,電動汽車(EV)變得更加實惠,具有成本效益的eCockpit設(shè)計對于加速從內(nèi)燃機向電力的轉(zhuǎn)變至關(guān)重要。

  • 軟件定義汽車(SDV):汽車正在向軟件可升級網(wǎng)絡(luò)發(fā)展,通過無線(OTA)技術(shù)支持快速功能更新和增強,逐漸擺脫固定的硬件設(shè)計。

  • 先進的安全系統(tǒng):現(xiàn)代化汽車配備了高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS),如車道偏離和自適應(yīng)巡航控制以及駕駛員監(jiān)測系統(tǒng)(DMS)。eCockpit的設(shè)計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。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,同時降低成本。

  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)濟實惠的電動汽車、SDV技術(shù)和先進安全系統(tǒng)所定義的未來,對成本優(yōu)化的eCockpit解決方案的需求比以往任何時候都更加迫切。i.MX 95應(yīng)用處理器采用集成多核架構(gòu),搭載了6個Arm Cortex-A55核,具有圖形、機器視覺和視頻加速功能,為eCockpit設(shè)計提供了出色的計算能力可擴展性,能夠滿足這一市場需求。該處理器的獨立安全域采用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,并且無需配套MCU。i.MX 95處理器在一個靈活的SoC中結(jié)合了低功耗、實時和高性能處理能力,提供了一個強大、可擴展的平臺,擁有開發(fā)人員簡化eCockpit設(shè)計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。對電動汽車來說,這一點尤其重要。

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  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的最低級別運行的軟件層,用于支持客戶操作系統(tǒng)。在典型的eCockpit設(shè)計中,管理程序允許多個操作系統(tǒng)(如用于主機的Android操作系統(tǒng)和用于儀表板的Linux RTOS)在單個處理器上并行運行?;诠芾沓绦虻膫鹘y(tǒng)系統(tǒng)需要這個額外的軟件層來管理多個操作系統(tǒng),增加了設(shè)計成本和復(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)上運行非關(guān)鍵任務(wù)。通過允許不同的內(nèi)核直接運行獨立的操作系統(tǒng),開發(fā)人員可以避免管理程序帶來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DMS等其他關(guān)鍵任務(wù)進行安全監(jiān)測。同時,其他內(nèi)核可以運行Android操作系統(tǒng),為娛樂中控系統(tǒng)提供豐富、駕駛員友好的界面,而不會干擾安全關(guān)鍵功能。

  先進的機器視覺和圖形處理

  隨著DMS、環(huán)視和交通標(biāo)志識別(TSR)等功能日益普及,機器視覺已成為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)動機器視覺,作為由多個攝像頭傳感器或聯(lián)網(wǎng)智能攝像頭組成的統(tǒng)一視覺處理流程的一部分。恩智浦嵌入式圖像信號處理器(ISP)支持多種成像傳感器,包括用于機器視覺應(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于打造沉浸式eCockpit體驗尤為重要。集成的Arm Mali GPU使開發(fā)人員能夠提供豐富、生動的3D圖形,從eCockpit數(shù)字儀表板擴展到多顯示器娛樂中控系統(tǒng)。

  設(shè)計保障安全

  在功能安全方面,i.MX 95處理器通過其功能安全域?qū)崿F(xiàn)了符合ISO26262 ASIL-B安全級別的汽車設(shè)計,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、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)。

  面向未來的下一個eCockpit設(shè)計

  隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新,i.MX 95系列作為一種強大、高度集成的處理解決方案脫穎而出,能夠降低eCockpit設(shè)計的成本和復(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和藍牙無線SoC、CAN/以太網(wǎng)收發(fā)器、SDV平臺和HMI設(shè)計工具組合,以簡化功能豐富的汽車娛樂中控系統(tǒng)的開發(fā)。




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