汽車E/E架構(gòu)
面對汽車功能和軟件復(fù)雜度的提升,需要對汽車E/E架構(gòu)進行重構(gòu),建立更加靈活的體系架構(gòu)。在域集中架構(gòu)下,整車的功能將會以特定的方式重新排列組合,典型的域有信息娛樂域、底盤域、動力域和車身域等。域控制器可控制總線系統(tǒng)中的多個區(qū)域從而大大降低控制器數(shù)量,而多核系統(tǒng)及Autosar等軟硬件架構(gòu)的出現(xiàn)使域集中式的E/E架構(gòu)成為可能。目前BOSCH等供應(yīng)商都已有相應(yīng)的域控制器產(chǎn)品,但實現(xiàn)真正的域集中E/E架構(gòu)依然還需要很長時間,畢竟這不是一己之力才能實現(xiàn)的,需要OEM、供應(yīng)商等共同大力合作和推進才能實現(xiàn)。
舉個例子:如下是包含兩個160 MHz e200z4內(nèi)核和一個80 MHz e200z2內(nèi)核的多核控制器。
其多核設(shè)計和相關(guān)的特性集,支持單一架構(gòu)中的多個應(yīng)用,那么在不同內(nèi)核及其相關(guān)資源之間的高度分離和隔離允許在應(yīng)用級進行隔離。這意味著它可以專門指定一些MCU資源(例如內(nèi)核、外設(shè)子集和存儲器)用于一個應(yīng)用,同時將具有外設(shè)和存儲器子集的另一內(nèi)核用于完全獨立的另一應(yīng)用,這樣我們可將其應(yīng)用于控制兩個獨立的域的域控制器:
一個網(wǎng)關(guān)域:處理傳統(tǒng)的汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)(AUTOSAR)汽車網(wǎng)關(guān)功能,擁有專用CPU和相關(guān)的存儲器和外設(shè)資源,幾乎獨立地運行IP域,但可以通過共享存儲器和中斷消息架構(gòu)安全地交換數(shù)據(jù)。
一個IP域:連接至互聯(lián)網(wǎng),用于支持多種應(yīng)用,例如在車載網(wǎng)絡(luò)中分布場內(nèi)下載,使用專用e200z4內(nèi)核、專用系統(tǒng)RAM和一部分閃存陣列,運行其自己的操作系統(tǒng)(OS),此系統(tǒng)具有其自己的OS計時器、看門狗和系統(tǒng)資源。
高級自動駕駛汽車需要汽車知道周圍的環(huán)境,環(huán)境模型通過傳感器融合技術(shù)構(gòu)建,傳感器融合技術(shù)將攝像頭、毫米波雷達、激光雷達及超聲波數(shù)據(jù)糅合進單個模型,因單個傳感器有自身的局限性和劣勢,而不同的傳感器技術(shù)則可相互互補,例如,不像雷達系統(tǒng),攝像頭系統(tǒng)當(dāng)在無光條件下會失效。傳感器融合技術(shù)會涉及大量數(shù)據(jù)的實時處理和分析。而到了中央計算機架構(gòu),這些復(fù)雜的計算將由中央計算機進行,中央計算機由異構(gòu)的多核處理器構(gòu)成,例如GPU、千兆以太網(wǎng)通道等,對于關(guān)鍵安全功能例如合理性檢驗、監(jiān)控及結(jié)果檢驗等需要額外的安全核心集成在芯片上,或作為第二塊處理器集成在板載設(shè)備上,例如ARM Cortex A50/A57,Renesas' R-Car H3,Cortex R7和Infineon Aurix等系統(tǒng)已存在。
中央計算機架構(gòu)中另一個關(guān)鍵部件就是網(wǎng)關(guān):它將用戶接口域從動力域中分離出來并將汽車與OEM的后臺系統(tǒng)互聯(lián),使用一種叫智能天線的組件。智能天線和網(wǎng)關(guān)的任務(wù)就是執(zhí)行不同的安全層,如防火墻和入侵檢測,并使用板載安全機制用于控制器之間的通訊。
與后臺系統(tǒng)的互聯(lián)使很多新功能的更新成為可能,例如可向汽車提供諸如道路狀況,空停車位等環(huán)境信息,這些在線服務(wù)可讓汽車制造商在汽車生命周期內(nèi)不斷獲取收益,其次車輛互聯(lián)能讓OEM收集用戶信息并獲取零部件的使用和可靠性信息。軟件和硬件的錯誤信息及產(chǎn)生錯誤時的環(huán)境信息可通過診斷接口檢測,從而使軟件可在供應(yīng)商端升級并更新下載到車輛端,類似于智能手機的App更新。