應(yīng)對(duì)智能座艙處理芯片的多任務(wù)處理需求

Bryce Johnstone

智能座艙必須與高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）協(xié)同運(yùn)行。在引進(jìn)和初步接受這項(xiàng)技術(shù)的過(guò)程中，讓人們對(duì)駕駛輔助和自動(dòng)駕駛功能產(chǎn)生信任至關(guān)重要。所以汽車必須能夠根據(jù)外觀理解它所看到的物體，這樣才能取得駕駛員和乘員對(duì)它的信任，尤其是AR HUD作為一種安全和實(shí)用功能將在這十年變得無(wú)處不在，讓我們可以一直看著道路而不必低頭看導(dǎo)航屏幕。我們正在開發(fā)更好的AR技術(shù)，相比多個(gè)屏幕的儀表盤系統(tǒng)，該技術(shù)對(duì)圖形的要求相對(duì)較低。

汽車芯片所面臨的主要挑戰(zhàn)是所需要的投資和設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能種類（區(qū)域控制器、域控制器、ADAS、4級(jí)自動(dòng)駕駛汽車系統(tǒng)級(jí)芯片）和專門的設(shè)計(jì)能力，構(gòu)建一個(gè)設(shè)備需要在硬件上投入數(shù)百萬(wàn)美元。另外，還需要考慮軟件和工具，它們也會(huì)增加相關(guān)的成本，而且在內(nèi)部很難找到熟練的人員來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)級(jí)芯片。

越來(lái)越多的座艙內(nèi)功能植入，對(duì)座艙的主控處理器和操作系統(tǒng)帶來(lái)了全新的挑戰(zhàn)，針對(duì)智能座艙應(yīng)用的中央控制處理器將負(fù)責(zé)設(shè)備中的大部分處理工作。它先接收所有傳感器輸入的數(shù)據(jù)，因此需要一個(gè)帶寬很高的交換機(jī)/路由器，比如Imagination的千兆級(jí)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包處理器（EPP）。ADAS功能前/后處理、傳感器融合、感知、SLAM等網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際處理既需要GPU運(yùn)算進(jìn)行靈活處理，也需要通過(guò)固定功能處理實(shí)現(xiàn)低功耗和高性能，比如Imagination Series4 AI加速器。然后由一個(gè)強(qiáng)大的中央GPU處理屏幕上顯示的輸出，該GPU能夠以高幀率處理多達(dá)10個(gè)屏幕（最高可達(dá)60 FPS），還能夠輸出信息娛樂(lè)、導(dǎo)航、HUD和儀表組屏幕信息。

智能座艙的處理芯片需要面對(duì)更多任務(wù)的處理需求，并且將可能驅(qū)動(dòng)更多的顯示和終端，為此市場(chǎng)上已經(jīng)有座艙域控制器，比如運(yùn)行在IMG PowerVR GPU上的瑞薩R-Car H3是最早出現(xiàn)的這種控制器之一。這些控制器能夠以30+FPS驅(qū)動(dòng)多個(gè)4K屏幕。在區(qū)域控制器配置中，圖形或電子座艙功能將成為一項(xiàng)集中式計(jì)算功能或作為一項(xiàng)獨(dú)立的中央功能保留。相比信息娛樂(lè)和儀表組信息，ADAS信息將會(huì)有專門的屏幕。屏幕成本占到儀表板材料成本的很大一部分，因此對(duì)成本較為敏感的汽車市場(chǎng)終端需要把所有東西放在一個(gè)屏幕上。如果要在屏幕上顯示安全敏感信息，比如可視化的ADAS功能等，將需要功能安全GPU提供相應(yīng)的支持。

主動(dòng)安全和功能安全也是汽車電子不可缺少的部分，主動(dòng)安全將會(huì)加入使用標(biāo)準(zhǔn)攝像頭或飛時(shí)測(cè)距攝像頭和短程雷達(dá)的駕駛員監(jiān)控和艙內(nèi)監(jiān)控等功能。駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)諸如注視角度、注視時(shí)間、眨眼和閉眼等特征并發(fā)出警報(bào)或方向盤振動(dòng)等警告來(lái)提醒駕駛員休息。飛時(shí)測(cè)距攝像頭可以用來(lái)檢測(cè)車內(nèi)的人數(shù)和他們?cè)谲噧?nèi)的位置。

Imagination的BXS（安全）GPU的設(shè)計(jì)達(dá)到ASIL-B級(jí)功能安全，所以能夠提前發(fā)現(xiàn)故障，告知駕駛員汽車的某些功能可能已經(jīng)失效以及該怎么做，比如盡快停車并撥打求助電話。我們內(nèi)置的硬件功能使系統(tǒng)能夠提前發(fā)現(xiàn)故障并通過(guò)一個(gè)安全關(guān)鍵軟件驅(qū)動(dòng)程序來(lái)支持這一功能。

Imagination還有一些專利功能，比如“分塊區(qū)域保護(hù)”。不同于對(duì)整個(gè)屏幕進(jìn)行兩次完整渲染來(lái)確保設(shè)備正常運(yùn)行，我們根據(jù)信息來(lái)定義屏幕區(qū)域，對(duì)顯示諸如故障燈或表盤的關(guān)鍵信息分塊進(jìn)行二次渲染。這大大減少了需要渲染的分塊數(shù)量，起到了節(jié)能效果。

軟件定義汽車是個(gè)很有趣的概念，關(guān)鍵在于提供人機(jī)交互和ADAS/自動(dòng)駕駛（AV）功能的無(wú)線（OTA）更新來(lái)保持汽車的“新鮮感”，實(shí)現(xiàn)最新、最佳的體驗(yàn)。這還能夠讓汽車變得更加個(gè)性化，比如當(dāng)你進(jìn)入汽車時(shí)，汽車可以認(rèn)出你并根據(jù)你的獨(dú)特喜好來(lái)設(shè)置汽車和屏幕的信息與布局。特斯拉一直是這方面的先行者并在此基礎(chǔ)上提供出色的用戶體驗(yàn)。這也意味著汽車制造商能夠不斷為客戶提供未來(lái)價(jià)值，而且不需要他們把車開到修車廠。