例如，軟件開(kāi)發(fā)、維護和驗證很復雜。每個(gè)ECU都有不同供應商編寫(xiě)軟件。為使車(chē)輛系統有效運行，汽車(chē)軟件必須跨系統協(xié)調一致。向現有系統添加功能，是一個(gè)復雜、緩慢且容易出錯的過(guò)程。通過(guò)為車(chē)輛添加新機能和性能來(lái)實(shí)現自主性和連接性是很難通過(guò)分布式ECU來(lái)實(shí)現。 

 

半自動(dòng)和全自動(dòng)駕駛車(chē)輛需要使用多個(gè)攝像頭、雷達和激光雷達。在整車(chē)范圍傳遞所有原始數據需要許多能夠處理千兆以太網(wǎng)的ECU。處理這些原始數據進(jìn)而得出結論驅使處理要求和成本的上升。當前，車(chē)輛電氣化還需要昂貴的電池，更使其難以保持在系統預算之內。 

 

克服這些挑戰的第一步是將功能集中到功能域，支持對汽車(chē)的某個(gè)部分或特定功能的操作（例如:HEV/EV操作）。圖1所示為包含功能域的車(chē)輛計算架構的示例。功能域作為網(wǎng)關(guān)，通過(guò)高帶寬互連到其他域，再通過(guò)低帶寬的CAN/LIN和域內的其他ECU互連。減少ECU數量、減少車(chē)輛接線(xiàn)數量和減少連接器數量，有助于節省大量成本。將高帶寬數據的處理限制在功能域范圍內，可將其余ECU中傳感器和執行器的復雜性和成本降至最低。僅在功能域中實(shí)現軟件功能或應用程序（而非在分布于多個(gè)ECU和不同供應商），可實(shí)現結構化的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程。 

 

圖1：汽車(chē)網(wǎng)關(guān)車(chē)輛計算架構

 

現在出現了一種新的趨勢，即通過(guò)一個(gè)由一到三個(gè)車(chē)輛計算平臺組成的多功能集成的架構，來(lái)創(chuàng )建一個(gè)軟件定義的車(chē)輛。軟件定義車(chē)輛的關(guān)鍵推動(dòng)因素，是采用面向服務(wù)的架構（SOA）。SOA系統由松散耦合的服務(wù)組成，這些服務(wù)通常通過(guò)網(wǎng)絡(luò )，使用簡(jiǎn)單的互操作接口與不同功能進(jìn)行通信。

 

SOA的一些優(yōu)點(diǎn)包括硬件獨立性、簡(jiǎn)化的測試、更快的部署和跨專(zhuān)業(yè)的應用程序開(kāi)發(fā)。關(guān)于上一點(diǎn)需要注意的是：由于服務(wù)呈現為帶有抽象接口的黑盒，因此無(wú)需使用相同的技術(shù)甚至是相同的供應商來(lái)實(shí)現每種服務(wù)。 

 

SOA在其他市場(chǎng)上具有悠久歷史，例如網(wǎng)絡(luò )服務(wù)、軟件即服務(wù)和平臺即服務(wù)（又名云計算）。一個(gè)汽車(chē)的例子是提供輪胎壓力信息的簡(jiǎn)單ECU。多個(gè)應用使用輪胎壓力數據：一個(gè)可以是顯示當前車(chē)輛信息的人機界面；另一個(gè)可以是用于為電動(dòng)汽車(chē)電池管理器提供計量信息的(英里/小時(shí))計算器?？梢允褂闷渌布虂?lái)替換輪胎壓力ECU，也可以將其集成到更大的多功能ECU中。由于上游應用使用抽象接口與ECU的服務(wù)的連接，因此使用SOA時(shí)，它們不受ECU更改或集成到另一個(gè)ECU的影響。在輪胎壓力示例中，支持輪胎壓力傳感器系統的組件，可以來(lái)自不同的公司或使用不同的傳感技術(shù)，因為輪胎壓力數據在較小的ECU中匯總。

 

車(chē)輛計算網(wǎng)關(guān)平臺明顯提升了每個(gè)平臺的計算需求，可以根據所需的處理要求使用一個(gè)或多個(gè)SoC。PCIe是高帶寬主干網(wǎng)，用于互連計算SoC和大容量存儲，而千兆以太網(wǎng)是用于從車(chē)輛計算平臺到車(chē)輛其余部分的高帶寬通信。

 

TI的DRA829V應用處理器是首款在芯片上集成PCIe交換機的處理器，可在計算處理器之間共享高帶寬數據，以實(shí)現更快的高性能處理。集成到DRA829V的PCIe交換機中，可在SoC之間高效地移動(dòng)數據。無(wú)需中央處理單元干預或臨時(shí)數據存儲。 

 

由于車(chē)輛計算平臺必須能夠管理與車(chē)輛其余部分的數據通信，因此DRA829V處理器集成額一個(gè)8端口的千兆以太網(wǎng)交換機，用于與外部進(jìn)行通信，以及用于與車(chē)輛其余部分通信的多個(gè)傳統車(chē)用CAN-Flexible data Rate/LIN接口。

 

車(chē)輛中有部分功能須有功能安全要求。得益于TI 20多年的功能安全設計經(jīng)驗， DRA829V支持的高安全關(guān)鍵功能的混合處理。Lockstep Arm®Cortex™-R5F支持ASIL-D，整個(gè)SOC均支持ASIL-B。大量的片上防火墻可避免相互干擾，從而可同時(shí)管理關(guān)鍵安全性和非安全性功能。圖2比較了典型的車(chē)輛計算平臺和使用DRA829V的計算平臺。DRA829V需要一半的組件以節省成本、功耗和物理尺寸。

 

ADAS域處理的可擴展性

 

圖2：車(chē)輛計算網(wǎng)關(guān)系統的兩個(gè)示例

 

汽車(chē)架構正在不斷發(fā)展，以滿(mǎn)足行業(yè)趨勢的需求。新興汽車(chē)架構使基于SOA的軟件定義的車(chē)輛成為可能，這意味著(zhù)每輛車(chē)需要一到三個(gè)車(chē)輛計算平臺。TI的新型DRA82x處理器系列專(zhuān)為滿(mǎn)足這些要求而設計，可幫助汽車(chē)制造商和1級供應商有效開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足系統需求和系統成本要求的車(chē)輛計算平臺。


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