過(guò)去，汽車(chē)中的車(chē)載影音娛樂(lè )與導航系統(Infotainment system)、高級駕駛員輔助系統(ADAS)以及汽車(chē)儀表盤(pán)系統(Cluster system)之間相對較為獨立，其內部都有各自獨立的主控芯片(應用處理器)來(lái)推動(dòng)，例如軟件操作系統、內存與外部存儲單元、電源系統等都是獨立的，系統之間的數據交互由系統之間相對傳統的總線(xiàn)(比如CAN和UART等)連接，高效的數據共享和協(xié)同處理往往成為瓶頸。車(chē)廠(chǎng)往往還會(huì )把高級駕駛員輔助系統與儀表盤(pán)系統歸屬到安全件的范疇之中，其系統設計的魯棒性要求會(huì )高于影音娛樂(lè )與導航系統。
而今隨著(zhù)新技術(shù)的發(fā)展以及對于駕駛體驗滿(mǎn)意度的更高要求，這三大領(lǐng)域的應用正在融合，它們的有機組合便構成了“數字駕駛艙”的概念。數字駕駛艙會(huì )為汽車(chē)的座艙設計增添更加豐富的科技感，關(guān)鍵是能夠給駕駛員提供更便利、舒適的駕駛體驗，同時(shí)安全駕駛也將會(huì )更有保障，將會(huì )是未來(lái)車(chē)輛座艙設計的趨勢。
如何定義未來(lái)數字駕駛艙
在TI中國區嵌入式產(chǎn)品系統與應用總監蔣宏看來(lái)，未來(lái)3到5年內，數字駕駛艙將會(huì )實(shí)現影音娛樂(lè )與導航系統、輔助駕駛系統與儀表盤(pán)系統的融合。儀表盤(pán)系統將實(shí)現全數字化，同時(shí)抬頭顯示系統逐步普及。此外，未來(lái)數字駕駛艙也會(huì )有許多新的人機交互技術(shù)，例如增強現實(shí)(AR)、駕駛員姿勢與體征感知技術(shù)等。而隨著(zhù)無(wú)人駕駛汽車(chē)的降臨，未來(lái)數字駕駛艙會(huì )進(jìn)入一個(gè)更新的階段。
“這些趨勢會(huì )對汽車(chē)應用處理器提出新的要求與挑戰。例如處理器不僅要具備更強的運算能力、更強的圖形與音視頻信號處理能力以及更豐富的IO接口，同時(shí)還將需要對一些新的技術(shù)和應用提供支持。”蔣宏說(shuō)。
多個(gè)應用之間極強的數據交互能力與協(xié)同處理能力就是其中之一。應用處理器芯片的異構(heterogeneous architecture)以及虛擬化技術(shù)(Hypervisor/Virtualization)的支持會(huì )是一個(gè)比較合理的路徑。異構和芯片硬件虛擬化技術(shù)不僅可以支撐多個(gè)應用之間極強的數據交互能力與協(xié)同處理能力， 還可以允許多個(gè)應用之間保持相對的獨立與完整性， 這正是汽車(chē)電子所需要的。
其次，多域(multi-domain)體系的支持。車(chē)輛由非常多的電控單元(ECU)組成，電控單元之間需要“信息高速公路”，應用處理器要在車(chē)輛內部搭建高速總線(xiàn)并控制它，就需要內嵌的高速數據交換器(switch)、萬(wàn)兆級數據帶寬、并提供安全性保障。
隨著(zhù)ADAS系統的融入以及未來(lái)實(shí)現無(wú)人駕駛的行業(yè)愿景，在處理器芯片內部增加新的核心模塊來(lái)強化對機器學(xué)習與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的支持也成為對新一代應用處理器的要求。另外，由于有更多系統和功能的承載，芯片設計的魯棒性要求也會(huì )相應提高，新一代的應用處理器要求可以支撐ASIL B和C級別以上的系統需求。
這就為新一代處理器設計帶來(lái)了極大的挑戰：增加了諸多新的功能后，性能將會(huì )發(fā)生突變。但是，系統功耗與成本卻又必須控制在合理的區間，不能也發(fā)生突變。因此，提高系統集成度，將成為分攤成本壓力的一種有效路徑。
作為當前唯一能同時(shí)提供虛擬儀表HMI工具CGI STUDIO、360度全景成像系統“OMNIVIEW”和芯片整體方案的企業(yè)，索喜科技(Socionext) IoT處理事業(yè)部技術(shù)支持副經(jīng)理黃強表示，功能日益強大、智能的計算平臺，可集成各種儀表和安全功能，能為汽車(chē)的數字儀表盤(pán)和信息娛樂(lè )系統的交互創(chuàng )意提供無(wú)限可能，這也為汽車(chē)廠(chǎng)商提供了絕佳機遇。但智能駕駛艙成本短期內難以降低，而且智能駕駛艙的核心—汽車(chē)應用處理器，對車(chē)內高性能計算、5G網(wǎng)絡(luò )、云、數據處理分析、信息安全、高寬帶延時(shí)都有較高要求。同時(shí)，考慮到汽車(chē)行駛過(guò)程中面臨的環(huán)境可能非常惡劣，這將對以高度集成化SoC系統方案為代表的車(chē)內電子系統的穩定性帶來(lái)挑戰，導致智能駕駛艙短期內難以實(shí)現大規模滲透。但隨著(zhù)無(wú)人駕駛的成熟，智能駕駛艙將有望得到大規模商用。
智能汽車(chē)的數字化駕駛體驗
在采訪(fǎng)中，蔣宏一再強調，數字駕駛艙并不是面向未來(lái)的概念，而是當前正在加速向我們走來(lái)。他分析稱(chēng)，2017年，Infotainment與ADAS的融合處于正在進(jìn)行時(shí)。最初的融合，會(huì )是將ADAS范疇里較低安全性要求的應用與Infotainment系統進(jìn)行融合。TI將那些為駕駛員提供安全駕駛信息但是不直接介入車(chē)輛操控的ADAS應用稱(chēng)為Informational ADAS(InfoADAS), Informational ADAS與infotainment系統的融合，目前國內就已經(jīng)有了先例。
“互聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)”上汽榮威RX5就是在Infotainment 應用處理器上同時(shí)實(shí)現360全景泊車(chē)這一典型InfoADAS應用的，而且同一顆應用處理器Jacinto 6 還驅動(dòng)了混合式儀表盤(pán)中的7英寸WVGA 液晶屏。TI目前正在進(jìn)行一些項目，例如在Jacinto6應用處理器上通過(guò)Type 1 hypervisor將功能性安全(functional safety)的一些應用也集成進(jìn)來(lái)。
另一方面，ADAS系統也在做更多的功能集成。過(guò)去一顆處理器同時(shí)運行2-3個(gè)應用，比如車(chē)道偏離警示(LDW)、前方碰撞預警系統(FCW)就可以了。但目前需要同時(shí)支持5個(gè)以上的應用，還要做多種傳感器的融合(攝像頭+雷達)等等。此外，大數據、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )和語(yǔ)意識別算法也都是目前發(fā)展的方向。
互聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)的誕生無(wú)疑將帶動(dòng)很多全新互聯(lián)網(wǎng)應用的發(fā)展。試想一下，未來(lái)的駕駛員可以通過(guò)專(zhuān)屬的個(gè)人ID登錄汽車(chē)或進(jìn)行遠程控制，而汽車(chē)將根據記錄的數據自動(dòng)為駕駛員調整合適的座機靠背、燈光和音樂(lè )，同時(shí)還能幫助駕駛員制定最為便捷的行車(chē)路線(xiàn)。此外，通過(guò)精準的語(yǔ)音識別和語(yǔ)音交互，駕駛員可以在專(zhuān)注駕駛時(shí)下達指令，例如完成在線(xiàn)預訂和支付等?；ヂ?lián)網(wǎng)汽車(chē)所具備的開(kāi)放性將允許駕駛員自由添加類(lèi)似于無(wú)人機、車(chē)載空氣凈化器以及攝像機等智能硬件產(chǎn)品，從而為全新的駕駛體驗帶來(lái)無(wú)限可能。
另一個(gè)“智能駕駛艙”平臺落地的消息來(lái)自英特爾、東軟集團和一汽紅旗。2016年10月，三方舉行新聞發(fā)布會(huì )，共同發(fā)布基于英特爾凌動(dòng)車(chē)載處理器(代號Apollo Lake)的“智能駕駛艙平臺”，能夠支持虛擬化，并無(wú)縫支持車(chē)載信息娛樂(lè )系統、數字儀表以及車(chē)載導航儀等多個(gè)高清屏幕的使用和互動(dòng)。
由于“智能駕駛艙”旨在將中控、虛擬液晶儀表、抬頭顯示HUD、信息娛樂(lè )系統IVI、行車(chē)記錄儀、360全景、高清后視、ADAS等一切硬件虛擬化和圖像化，重新定義汽車(chē)人機交互概念，提升汽車(chē)智能化和信息化的體驗，所以，它不但覆蓋了芯片、屏幕等硬件，操作系統也是其中重要的一環(huán)。2016年12月，操作系統與智能設備平臺技術(shù)提供商中科創(chuàng )達斥資6400萬(wàn)歐元收購了芬蘭汽車(chē)用戶(hù)界面軟件提供商Rightware，并在CES 2017上展示了自己的智能駕駛艙解決方案。該方案包括了IVI信息娛樂(lè )系統、數字儀表盤(pán)以及信息化高級駕駛員輔助系統，應用于高通S820A和瑞薩R-CarH3平臺上。其中的數字儀表盤(pán)由Rightware Kanzi作為引擎，可以快速將數字儀表盤(pán)整合在IVI信息娛樂(lè )系統中。同時(shí)，通過(guò)Opensynergy Hypervisor操作系統虛擬化技術(shù)快速順暢整合3D數字儀表盤(pán)、中央控制系統以及后座娛樂(lè )系統。
“未來(lái)的汽車(chē)，駕駛、娛樂(lè )功能都將在集中在一塊儀表盤(pán)上。”中科創(chuàng )達副總裁楊宇欣在接受本刊采訪(fǎng)時(shí)稱(chēng)，“智能車(chē)載是公司發(fā)展最快的業(yè)務(wù)之一，我們將會(huì )為全球客戶(hù)提供智能車(chē)載娛樂(lè )信息系統和數字儀表盤(pán)系統解決方案。”這預示著(zhù)，通過(guò)收購一家像Rightware這樣專(zhuān)注于為汽車(chē)系統提供新一代智能汽車(chē)人機交互界面的引擎，中科創(chuàng )達正努力尋求為客戶(hù)提供端到端的解決方案。
智能駕駛艙并非專(zhuān)為高端車(chē)型打造。蔣宏表示，汽車(chē)電子化正在加速，中低端定位的汽車(chē)也在加入大量的Infotainment與ADAS元素，出于成本壓力，自然要求主系統做更多的功能集成，從而實(shí)現在原有系統硬件成本基本不變的前提下提供更加豐富功能。
打造高性?xún)r(jià)比SoC片上系統
很多人士都認為未來(lái)infotainment和ADAS兩大系統不可避免的會(huì )出現融合，打造高性?xún)r(jià)比的SoC片上系統是大勢所趨。以TI的Jacinto和Vision處理器家族為例，這兩款處理器原本就是姐妹平臺，擁有共同的基礎架構，比如Jacinto6與TDA2x處理器有極大的相似性。盡管由于最終運行任務(wù)與承載使命的不同，在硬件模塊化配置、軟件系統和SDK等方面有所不同，但并不妨礙它們成為姐妹平臺。
“多核異構處理器是打造高性?xún)r(jià)比SoC片上系統的必由之路，TI 很榮幸在這個(gè)方向上走得比較靠前。在業(yè)界的下一代產(chǎn)品規劃上，我們看到越來(lái)越多的同行們也在朝這個(gè)方向靠近。”蔣宏認為，多核異構處理器帶來(lái)的好處不僅僅是集成度高，而且可以實(shí)現讓不同的內核分配到他們最適合承載的任務(wù)，從而讓系統總體運行的效率達到最高。對于一個(gè)需要承載多個(gè)不同類(lèi)型功能應用運行的應用處理器而言，多核異構是最佳任務(wù)映射的硬件承載體。
黃強也對此持贊同態(tài)度，但強調稱(chēng)，“由于Infotainment在一定程度上需要基于無(wú)人駕駛基礎之上，因此ADAS必將走在前面。”索喜科技最新推出的Miranda支持視覺(jué)處理單元(VPU)與OpenVX，相比傳統的GPU等硬件解決方案具有明顯的低功耗和高性能優(yōu)勢?？蛻?hù)既可以采用成熟的MOD、HOG等ADAS功能，也可移植第三方ADAS算法，從而快速實(shí)現量產(chǎn)。
