TI新一代Jacinto 7处理器:为何适合ADAS和网关用中低端汽车

汽车电子   作者:王莹 时间:2020-01-23来源:电子产品世界

近日,TI在CES(美国消费电子展)上推出了JacintoTM 7处理器平台,首先面世了两款汽车级芯片,即①应用于ADAS(高级辅助驾驶系统)的TDA4VM处理器,②应用于网关系统的DRA829V处理器。它们包含用于加速数据密集型任务的专用加速器,如计算机视觉和深度学习。而且ADAS芯片功耗只有5~20W,无需主动冷却,面向中低端汽车市场;网关处理器上增强了汽车类总线交换速率,能够帮助车厂进一步向着一个“软件定义汽车”的概念演进。

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TI是如何做到高性能、低功耗、合理成本的?为此,电子产品世界记者访问了德州仪器(TI)Jacinto™处理器产品线总经理 Curt Moore先生。

微信图片_20200115175427.jpg图:TI Jacinto™处理器产品线总经理 Curt Moore先生

低功耗的设计考虑

JacintoTM 7之所以实现了低功耗,因为把合适的事情放在合适的核或加速器上进行处理(如下图)。TI非常理解整个ADAS数据流处理的过程,所以在里面加入了不同的IT模块,诸如加速器、深度学习处理器等,使整个用户场景的不同应用分布在不同的核上来处理,这样效率是最高的。而竞争对手往往只用GPU核来处理所有的任务,那样性能功耗比是不划算的。

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距离未来L4、L5自动驾驶的路还有多远?

当前TI的系统更关注在L2+水平上的ADAS。

尽管L4、L5是未来的趋势,但在当前的市场应用上还有很长的路要走,还面临很多问题,特别是如何做到真正商用的成本还是一个问题。另外2点,①功耗上很难做到真正可用;②在功能安全上的系统稳定性,当前达不到可量产的水平。

不过,希望TDA4能够成为L4、L5系统的一部分,TI会积极做这方面的开发。

相比前代的特色

上一代的JacintoTM 6更聚焦在infotainment(信息娱乐)的处理上,例如更炫的UI(用户界面)、更多的显示控制等。此次发布的新一代要解决的问题,更多是功能安全、系统稳定性方面的问题,主要是ADAS和车内网关的应用。

具体地,JacintoTM 7的功能安全是从最基础的时候就开始设计的,而且更加面向数据交换和更强的数据处理,瞄向当前及到L3水平所需要的IT模块。

Jacinto 7是个基础平台

TI并没有一个具体的数值表明性能会提高多少,TI专注于提供一个开放的软硬件平台,只提供最基础的软硬件的处理,把性能指标这样的价值留给客户。

例如,以此次CES上中国自动驾驶公司Momenta的展示为例,它的算法在TI的TDA4平台上得到了非常好的效果,因为TDA4是可编程的平台。TI本身在基础硬件上提供了强大的、各种各样的加速器和处理能力,同时也提供全面的SDK,由客户来选择实现怎样的功能和性能,例如目标识别的功能,有的公司可能做得效果较差,有的公司可能做得非常好。可见,TI是把这部分的价值留给了客户。

成本会降低多少

成本不是那么简单。如果完全和上一代的功能一致的条件下,J7的成本是绝对下降的。但因为市场在不断的变化,TI会提供1个家族芯片,其中有最低性能的,也有最高性能的,最低性能的成本就会非常低。TI的期望是这个星球上的任何一个车辆都装上ADAS系统,如果这样,最低成本的方案一定非常有竞争优势。因此JacintoTM 7具有广泛的延展性,从最低性能到最高性能整个家族的分布是非常多样的,这完全超越了TI当前竞争对手的。

Jacinto 7的具体介绍

据WHO(世界卫生组织)统计,每年约有135万人死于道路交通事故,根据美国IIHS(高速公路安全保障学会)统计,如果安装了 FCW(前方碰撞预警)或AEB(自动刹车辅助系统)等的ADAS系统,会减少大约一半的伤亡。

但是这样一些系统主要安装在高端车型上,对于中低端车型怎么办?

与此同时,汽车整体的复杂度也在飞速成长,2010年整车软件复杂度代码是1000万行,而在2016年软件复杂度达到了1.5亿行代码!另外,整个汽车架构也在飞速变化当中,这些都带来很大的挑战。TI的JacintoTM 7就是应对这些挑战的。

此次发布JacintoTM 7有两款芯片。①TDA4VM芯片是ADAS芯片,能够提升车辆周围环境的感知能力,带来很好的ADAS体验。②DRA829V芯片。由于ADAS功能需要海量数据在汽车里进行传输,DRA829V主做数据传输和交换,同时能够帮助客户在下一代软件定义汽车上起到基础作用。两款芯片的功能如下图。

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所以整个JacintoTM 7系列是一个完整的汽车平台,汽车里所有能用到处理器的地方都可以在Jacinto™ 7里找到。

汽车处理器有一个特点:功能安全要求非常高,①功能安全的要求并不是你做出一颗芯片,主要是用于安全弥补的,而是从芯片设计之初就要开始考虑到所有功能安全的需求。②为了做好功能安全,要理解整个汽车处理,例如ADAS所有的流程,才能根据这样一个正常的应用场景来设计一颗更好的芯片。③能效比要再达到一种平衡性,因此在做ADAS分析时功耗不能太高。

1)ADAS芯片:TDA4VM的特点

 多级处理,在里面集成了ISP等实时模块和深度学习的模块。

 功耗。只有5~20W的典型功耗才可以真正在汽车里得到应用。

TI对于整个汽车应用场景会非常理解,做了很多有针对性的汽车方案,例如,PCIe交换机、以太网交换机和一些功能安全模块,都集成到了芯片中。

在车里,ADAS系统基于TDA4VM的ADAS系统可以成为您的“副驾驶”,无论是在雨天、雾天,因为其中集成了各种的加速器、深度学习处理器和内存,成为全功能、可编程的集成平台。例如,在处理器上可支持800万像素的摄像头的接入,更大尺寸的摄像头的接入能够让车辆“看”得更远。另外,Jacinto™ 7平台是一个完全可编程的处理器,例如,现在国内自动驾驶公司Momenta在2020年CES有一个演示,是在TI的TDA4上做的前视演示,可以感知任何车辆的识别、车辆与车辆之间的距离,因为将各种各样的功能集成在了里面。

在TDA4上,用户可以使用一个体验更好的,360°全屏泊车的系统,该系统会更加智能地帮助车主找到车位,更快地将车主的车停到车位里。

不仅如此,Momenta演示的功耗表现非常出色,在CES上曾有客户触摸TDA4 的芯片外壳,发现芯片外壳上没有做任何的散热,可见功耗是非常低的。

以下框图是当前典型的ADAS系统框图,主要分析部分是由GPU完成,在这颗应用处理器外,会集成MCU、外部ISP、以太网交换机和PCIe交换机等。

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TDA4把原来外部需要的上述模块集成到芯片中,其中包含通用处理部分的CPU、C7 DSP MMA深度学习加速器、VPAC DMPAC视觉加速器、内部的ISP和以太网交换机,以及PCIe交换机等等。

2)汽车网关系统:DRA829V

传统汽车约有20年都在应用传统网络,主要连接的是CAN/LIN等低速接口,这些低速接口带来很多麻烦,特别是对整车所有电控单元升级的部分是非常慢的(下图左)。现在的汽车过渡到了分域结构,例如有ADAS域、infortainment域和动力域等。分域结构中,域与域之间需要非常高速的连接总线(下图右),DRA829V系列就是用于解决这件事情。

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在DRA829V上集成了PCIe交换机,这个交换机总线非常快,对各个域之间的连接会非常有利。在DRA829V集成里,最重要的一点,因为人们面向的应用中,有的功能安全等级要求非常高,有的没有要求,所以把不同的功能混合到一个芯片中时,对隔离性要求非常高。DRA829V系列芯片在设计上非常注重这种隔离性。在这颗芯片中集成了8端口Gbit/TSN以太网交换机,TSN(时间敏感网络)是下一代车载以太网。如果用这样一个以太网交换机可以非常方便连接各种不同的域,不管是动力域还是数字化驾驶舱域还是ADAS域,都非常容易连接。

下图,左边是TI理解的整个车身运算平台的框架,在这个框架应用处理器外需要接上外部的PCIe交换机、以太网交换机,也需要外部的信息安全模块(eHSM),外部的MCU。TI新的DRA829V把上述外部需要集成的IP模块全部集成进来。TI汽车网关处理器最核心的一点是高性能处理器,同时需要功耗非常低。

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小结

在CES展上,TI有很多基于Jacinto™ 7汽车网关和ADAS系统的演示,可做出各种和汽车相关的ECU产品,提升了人们的驾驶体验,同时会让更多的中低端车也能用上这些ADAS功能。同时因为在网关处理器上增强了汽车类总线交换速率,所以能够帮助车厂进一步向着一个“软件定义汽车”的概念演进。

TI在汽车领域已经耕耘35年,在工业安全领域也有超过25年的经验,嵌入式处理器在汽车方面的应用有超过20年的经验,汽车市场是TI专注的一块很大的市场。

关键词: CES 2020

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