数字驾驶舱差异化需求

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提到汽车这一疾驰的“金矿”，必然离不开智能化、网联化的加持，这两大风口带动的是以信息娱乐系统、数字仪表、ADAS为代表的智能数字驾驶舱的兴起。而这既需要融合多屏互动以及先进的人机交互、ADAS功能，又要考量成本优化、软件重用或上市加速，需要一个大一统的“平台”来堪当重任，那么问题来了，到底什么样的平台方案能“以一当十”，从而不仅能够带来差异化，还能帮助客户专注于重用、提供可扩展性、权衡上市时间和全面经济效益等更为重要的挑战。


渐趋于数字驾驶舱集成
要解答这一问题，必然要了解市场的需求所在。


       对于一直强调娱乐性的汽车信息娱乐系统，德州仪器半导体事业部应用处理器技术应用经理丁丁就认为，这一市场已渐趋于数字驾驶舱集成，旨在带来更加智能化和安全化的交互体验。

      而在数字仪表层面，“可以看到，如今传统的机械模拟仪表正过渡到12.3寸1920×720的数字仪表，这是一大行业趋势。”丁丁表示。而这一判断基于这样的一组数字：从2015年开始，整个行业对数字仪表需求逐步强烈，中国采用TI汽车处理器的数字仪表在2017年开始量产，装配率提升的速度非常之快，整个12.3寸数字仪表行业进展速度快速。此外，数字仪表还要求达到ISO26262 ASIL- B等级的安全标准，这对芯片、软件架构都提出了相应的可靠性要求。

而ADAS产品作为无人驾驶的“前哨”，业已有十多年的发展与投入，但业界的新考验在于如何过渡到自动驾驶Level3+的水平。

需要注意的是，信息娱乐系统、数字仪表和ADAS的应用会涉及到广义上的人工智能（AI），包括深度学习、模式识别、雷达处理等。因而，上述种种对平台解决方案的要求自然也“水涨船高”。


适应数字仪表需求的“绝技”
在这一领域积数十年之功力的TI，延续以往“Jacinto 6™” 系列片上系统(SoC)的优势，重磅推出了两大家族DRAx和TDAx。




      DRAx旨在提供功能丰富的车载信息娱乐系统、仪表组和远程信息处理功能，配备的ARM Cortex-A15内核、DSP、图像处理加速器等和强大的支持Linux、QNX以及安卓等高级操作系统能力。
　　
      既然是有备而来，自然有“绝技在身”。TI的DRAx提供了一系列经优化的性能和特性，总体优势对于丁丁来说如数家珍。

     一是高性能，在高图形需求的仪表应用上，刷新率达60FPS，甚至可高达110FPS。二是TI芯片独特架构可以支持安全性、可靠性方面的需求，多核上都有独立的系统运行，核之间互相可起到备份及校验的作用，此外还提供对可靠性要求最高的区域的保护，例如telltale。因TI芯片架构可确保更可靠高实时的硬件单元来刷新及绘制速度信息、档位信息等，这是传统的通用处理器所不能及的。三是良好的扩展性。从经济型到高端型， TI J6家族同一套软件、硬件体系可支持从现在起到未来3-5年内车厂对于数字仪表应用的需求。

       而TI并不止于此，丁丁表示，TI看到数字仪表的客户群体日趋多样化，在这一趋势下，TI针对应用将硬软件做到更适用、更易用。从而使得TI这一高完整度解决方案，在软硬件层面都做到了易于用户快速开发，从入门级到资深的客户都可轻松“玩转”。


ADAS的“三重”选择
随着ADAS不断从小众走向大众，从几个独立功能走向集成，全景环视亦被越来越多地应用。亚洲汽车市场的全景发展十分突出，中国市场尤为如此。

      而TI从中亦看到了几大关键趋势，丁丁解读说，一是视觉质量正逐步提高。更先进的系统可实现更高分辨率的视图的无缝的拼接，让鸟瞰视图更加真实和精确。二是视频降噪，需要运用高级视频降噪算法降低画质干扰并改善环视视图的质量。三是改善位于汽车附近物体的失真。目前的环视系统在渲染此类物体时还会对其进行拉伸或产生伪像，而更高级的算法在今后将减少此类失真，并使输出视频看上去更加真实。四是在环视中添加了智能算法，以检测某些特定的事件并在紧急情况下向驾驶员发出警报。

      与趋势相呼应的是，Jacinto系列汽车处理器另一大家族TDAx立足ADAS应用，以长时间的家族历史来“过关斩将”，提供全功能的图形、成像、视频和视觉加速处理能力，包含TDA2和TDA3两大子家族。

TDAx家族针对中国ADAS全景市场主要分成三大类。丁丁介绍说，第一类是高端系列TDA 2Plus，加入很多识别类的功能比如结合图像识别技术实现的APA自动停车等，提供大量的图像分析库以及深度学习的开发包。除了200万环视以外，还融合了超声功能。应用TI的DSP技术可动态识别障碍物距离，并实时生成最适合的模型，大大改变了有障碍物时不同距离呈现结果会被拉大或缩小这一困境。；第二类是高性价比版本TDA2E。针对中国汽车行业对行车记录日益增长的需求，TI中国团队对TDA2E芯片进一步提升性价比，增添了四路高清行车记录功能，助力用户构建新形态的全景方案。在方案中所有图像尺寸不进行任何裁剪、不降低帧率，可在原始四路鱼眼摄像头基础上同时记录和支持3D全景环视。第三类是TDA3超低成本高清环视方案，应用TI独特的硬件单元实现环视效果，并且针对中国市场推出完整的软硬件产品化方案，可帮助客户快速实车安装。

     要知道，在过去4-5年内，TI在中国投入了大量的本土支持，根据客户需求领先涉足到了全景领域，在标清时代使用CVBS、模拟摄像头技术时，TI已有服务于中国全景用户的解决方案。而从标清切到高清市场时，TI凭借累积的全景用户基础，依然在市场上占据领先位置。


平台的“成熟和进化”
     而TI的Jacinto 6™平台之所以能在数字驾驶舱“通行”，不仅在于非常完整和完善的汽车处理器解决方案，还在于其达到了可以快速量产的完整度和成熟度，而这亦缘于其自身不断的进化。

     平台最大的特点就是多核异构，可将不同的任务分配到单芯片中最适合某些特定任务的核上。丁丁表示，通过多核异构可实现不同结构的车机解决方案，支持1920×720 3D数字仪表，并支持1920×1080全高清尺寸的信息娱乐系统。数字仪表和采用安卓的信息娱乐系统应用不同的操作系统，TI通过使用硬件虚拟化技术，可使它们在操作系统层面隔离，互不干扰和影响，达到安全可靠的保证。显然，对于传统定制的ASIC，TI的SoC在开放性和灵活性上拥有显著优势。

    而且，TI汽车处理器不仅支持虚拟化技术的系统集成，同时针对中国市场一些车厂的低成本系统集成的需求，在不使用虚拟化技术的前提下亦可提供仪表和车机等多屏系统集成的方案。丁丁介绍，两者区别在于，TI采用MPU来实现Android O标准界面，并在芯片内部隔离了硬件单元，相当于在传统ARM和GPU核上支持人机交互的安卓，在DSP和Cortex-M4等核上实现仪表功能。“因为是多功能集成，用户最担心的是硬件之间互相干扰，比如安卓卡住了，如何才能不影响仪表和视频的应用，在这方面TI通过其独特的硬件结构，形成了独到有效的解决方案。”丁丁强调。

     功耗可谓另一大优势。因TI把不同的工作分配到了最适合的核或者最经济型的核上，并不全部依靠ARM或者GPU。并且TI芯片内有ISP、DSP、图形加速器等，这些都是非常低功耗的IP。因而TI芯片整体功耗表现优异，包括信息娱乐和数字仪表等可不需使用风扇，仅外壳导热即可。

在业界关注的成本层面，亦非常具备竞争力。丁丁提到，此款SoC由于采用一些TI独特的硬件加速器，实现3D功能，因而不需要GPU；同时，芯片内部集成了TI的ISP，对于摄像头来说可大大节省原来独立的ISP成本，因而不仅尺寸更小，整个系统BOM包括PCB等都会有较大节省。

而一个平台的完整度和成熟度离不开软件的“加持”，这方面TI也做足了“功课”。“如果TI的SoC只提供硬件，让用户从零开始写软件，那难度一定是特别高的。但TI芯片的优势是在信息娱乐系统、数字仪表、ADAS上都有对应的SDK，SDK具有参考框架、应用及代码，用户不用进行底层编程，就可轻松将数据在不同的核之间处理，并保证高性能、同步性和低延时性，这样用户就可花更多时间研究算法和应用，而TI也会提供相应支持将算法和应用优化到最适合硬件平台的运行。”