传统座舱域是由几个分散子系统组成,这种架构无法支持多屏联动、多屏驾驶等功能,因此催生出座舱域控制器这种域集中式的计算平台。
智能座舱的构成主要包括全液晶仪表、大屏中控系统、车载信息娱乐系统、抬头显示系统、流媒体后视镜等,核心控制部件是域控制器(DCU)。
智能座舱域控制器通过以太网/MOST/CAN,实现抬头显示、仪表盘、导航等部件的融合,不仅具有传统座舱电子部件,还进一步整合智能驾驶ADAS 系统和车联网 V2X 系统,从而进一步优化智能驾驶、车载互联、信息娱乐等功能。
大家想象下,你是驾驶员,从上车发动,到抵达目睹地停车入库,可能会操作的:
我们顺着第一节的系统功能,就比较好进行芯片层面的理解,及域控制器的芯片框图,如下
左上角的不锈钢器皿,可以理解是域控SoC最小系统需要的,包括供电,存储(eMMC和DRAM),时钟
左下角的则是功能部分,比如WiFi&BT一般选择双模模组,通过SDIO和SoC通信;AudioDSP也可以只是Codec + PA,只要用于音频采集及播放(具体的语音交互逻辑一般云端结合本地方式处理);SDCARD则用于保存相关信息
因为域控制器需要和其他ECU通信,比如VCU,比如其他域控制器,一方面SoC中不带有CAN等通信外设,一方面本身需要一颗MCU监控SoC及系统的状态,因此这里一般会配套一套ASIL-B级别的MCU
我们结合软件系统,可以加深对系统及硬件的理解,如下,座舱域控制器的软件系统复杂程度非常高,软件开发人员数目远超硬件人员(还不涉及到算法人员);
SoC运行Hypervisor,在Hypervisor之上运行两类操作系统,其中对实时性和安全性要求比较高的安全域模块跑在QNX或者Linux系统上;对实时性要求不太高、但对生态要求比较高的娱乐域模块跑在Android系统上;
MCU运行AUTOSAR系统,用于CAN/LIN总线的唤醒、通讯以及电源管理等;
特斯拉Model的域控制器,由两块电路板构成,一块是主板,另一块是固定在主板上的一块小型无线通信电路板(图中粉色框所示)。这一块通信电路板包含了LTE模组、以太网控制芯片、天线接口等,相当于传统汽车中用于对外无线通信的T-box
主板采用了双面PCB板,正面主要布局各种网络相关芯片,例如Intel和Marvell 的以太网芯片,Telit 的LTE 模组,TI的视频串行器等。正面的另一个重要作用是提供对外接口,如蓝牙/WiFi/LTE 的天线接口、摄像头输入输出接口、音频接口、USB 接口、以太网接口等。
现代Genesis GV60座舱域控制器,被现代称之为Connected Car Integrated Cockpit即CCIC,无缝连接仪表、中控、HUD、电子倒车镜。CCIC应该使用了QNX的虚拟机,一套硬件拖动中控、仪表和两个电子倒车镜。仪表和中控的尺寸都是12.3英寸,与宝马旗舰iX的座舱设计颇为近似。
主PCB版正面,英伟达的标记非常醒目,SoC可能是英伟达的Xavier,也可能是Orin的座舱版。SoC周边4个LPDDR,一个三星的UFS,背面还有一个Spansion的NOR Flash。左边那个大的芯片可能是博通的以太网交换机。
主板背面,外围的设计非常类似奔驰NTG7的设计,最左边是两路视频输出,通过MAX92936的GMSL做解串行,这是颗特别的芯片,不是美信的常规产品,奔驰也有使用,一路输出到中控屏,另一路将中控屏的内容投射到仪表显示屏。再左边可能是一个4路全景摄像头输入,连接了一个GMSL解串行芯片。再左边两路连接器连在一个解串行上,推测可能是仪表视频输出,再左边是驾驶员行为监测摄像头输入,解串行是MAX96312,也是属于非标准产品。再左边可能是A2B音频总线连接器,由一颗瑞昱的A2B音频总线芯片连接,最右边可能是一颗PHY。
电源板正面,中间靠右的芯片可能是MCU,中间靠左靠上的可能是音频DSP芯片。
日产车机屏幕通常有8、9、12.3英寸三种,其中9英寸是主流,本次拆解的就是9英寸车机
和之前拆解的车机不同,日产车机是和屏幕一体的,早期的车机大多这么设计。通过FPC软板与屏幕连接,后来改为用解串行芯片加LVDS连接。
9英寸屏幕分辨率是1280*720,电容触摸屏,支持苹果CarPlau和Android Auto,支持DAB,两个USB。本次拆解是美国版本日产车机,从标签可以看出是日本歌乐制造的。
与高端车机一样,电路板也是分成三块,一块是电源音频MCU,另一块是主处理器板,还有一块是DAB收音板。
主芯片是韩国Telechips的TCC8031,就是中间面积最大者。Telechips名不见经传,实际在中低端车机领域实力很强,2021年收入大约1.1亿美元,出货量超千万片。
TCC8031正下方是两片DDR3 DRAM,型号为EM6HE16EWAKG-10H,容量为每片4Gb,也就是0.5GB,估计制造工艺是28纳米,这是中国台湾地区的钰创供应的,钰创是罕见的内存设计公司,自己设计内存再委托华邦晶圆厂代工,年收入大约2亿美元。
TCC8031左边是一片SDARM,型号为EM636165TS,容量非常小,只有16Mb,体积却不小,估计是0.13微米也就是130纳米工艺制造的。
在TCC8031正上方的芯片,从型号推断是中国深圳企业江波龙电子供应的eMMC,江波龙也是上市公司,与钰创一样是IC设计公司,在中国台湾地区代工,容量为8GB,或许是比较老旧的MLC NAND。
主板背面如上图,只有一颗大的芯片,是中国台湾地区晶豪科技公司提供的Bootloader Flash,型号EM29LV320A,容量只有48Mb,体积硕大,估计也是130纳米工艺制造的,晶豪科技2021年收入大约2亿美元,2022年能到2.5亿美元。
最底层的电路板,主要是收音、供电、音频放大和MCU。收音方面,也是Telechips的芯片,或许是TCC3171。解串行方面是美信的。电路板背面主要芯片是瑞萨的MCU。麦克分输入放大与音频,CODEC是AKM的AK4616,尽管日产处处节约成本,甚至包括低密度的线路板都考虑到了,但是音质方面居然破例用了一颗单独的音频DAC,音源对音质影响最大,远高于扬声器单元和放大器,可惜大部分厂家包括上百万的豪车也是用主芯片里的音频DAC细实线,日产破例用了PCM1681做音频DAC,就在左上角,PCM1681属于BB公司,BB公司后来被德州仪器收购。
PCM1681信噪比105分贝,24-Bit, 192-kHz,价格也很低,只有1.5美元,但音频线路要重新设计,有点麻烦。针对座舱的音频设计,如果考虑德州仪器的PCM1794,价格大概14美元,但比在扬声器增加70美元来的效果要好得多,若是顶级音频发烧友,推荐ESS的ES9038PRO(价格约100美元)或者4片PCM1704并联,效果比在扬声器上增加500美元来得效果要明显。音频放大则是意法半导体的D类放大器,最大4路20瓦输出。
智能座舱是当前汽车和消费电子——比如手机——最为相似的一个部分,也是互联网IT巨头切入智能汽车领域一个非常重要的抓手。 从这个切入口,既能摆事实讲道理对比说明传统车企有多么赶不上信息时代的潮流,又能提供一个有着便捷和多样化的人机交互/人人交互手段。因此,更多的舱内传感器,更为贴合汽车运用场景的智能座舱,将会是下一波智能汽车巨头的必然选择矢量。 当然,智能座舱也是一个不断发展的产品,随着自动驾驶程度的提高,智能座舱有着更多的运用场景。如果单纯把智能座舱等同于“一机多屏”,或者仅仅在功能层面的语音交互、实景导航、整车功能设置和驾驶员状态检测等等,就显得太片面了。这里跟大家分享一下特斯拉的玩法。 一、特斯拉的智能部分迭代 在
的迭代 /
近年来,随着智能座舱的发展,智能表面技术也被逐渐应用于汽车内饰中。它是一款集功能性与智能化于一体的表面处理工艺,在智能座舱的设计上,可以减少多余的按钮和开关设计,从而使座舱内的设计更为简洁和智能。下面,我们一起来看看智能表面在智能座舱中的应用。 智能表面材质 智能表面可实现按需提供,其被应用于皮质、织物、木质、玻璃、塑料、天然纤维、金属等表面之上,可被用于汽车的任何部位,以为用户提供更多的存储空间,整合各项操控功能,同时也给设计师提供了更大的设计自由度,扩大了空间使用率。 智能表面的设计在实现轻量化和多样化设计的同时,也为用户提供了更大的灵活性和多样性,以实现空间的最大化利用。 智能表面应用 智能表
中的应用 /
根据汽车行业数据预测公司AutoForecast Solutions(AFS)的最新数据显示,截至10月30日,由于芯片短缺,今年全球汽车市场累计减产约390.5万辆汽车。虽然说整体芯片缺货已经有缓解,但是局部性的、个别性的芯片缺货依然存在,结构性缺芯还依然存在,加之疫情等因素的影响,个别汽车厂商的产能依然受限。 而且汽车电动化、智能化普及加速,已经很多造车新势力的推进,汽车芯片的需求一直没有减少,智能座舱、自动驾驶、车联网已经开始大范围启动,一芯多屏被更多关注。 汽车智能化的加速使得智能座舱的科技感越来越强,越来越多的酷炫功能被集成进去。而且“一芯多屏”,多屏融合、多屏互动的趋势越来越明显,手势、语音、触摸等多种人机交互
智能 座舱中新技术、新场景、新模式不断涌现,设计师需要考虑如何让驾驶员在驾驶车辆时有安全、高效、舒适的人机交互体验,多模态交互将会成为未来人机交互的主流。 什么是智能座舱与多模态交互 跟传统座舱相比,智能座舱的“智能”主要体现在以下几个方面: 智能化:App远程控制、智能形象+语音欢迎语等; 科技 性:高精地图、智能导航、疲劳监测、驾驶坐姿调整等; 易用性:多屏互联(中控屏、仪表盘)等; 安全感:底盘操控、驾乘品质感等; 人性化:自动泊车、寻找充电桩、自动充电等; 第三空间:沉浸式座舱、智能游戏等。 什么是多模态交互 “多模态交互”就是融合了人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等多种感官,计算机利用多种
为什么要做多模交互 /
随着汽车智能化时代的到来,中国车企凭借在互联网领域的扎实基础,得到了快速的发展。 在目前智能汽车行业内,中国汽车企业的智能化、网联化技术也普遍走在了海外汽车企业的前列。 那么,在智能化浪潮大发展的背景下,中国汽车产业的智能车机系统,都发展到了怎样的地步?在今天,我们便来盘点一下8家中国汽车品牌的智能网联、智能车机系统,到底都是怎样的? 荣威洛神智能座舱系统:智能网联的开端,非荣威莫属 2016年,随着第一代 荣威RX5 ( 参数 询价 ) 上市,一句“你好,斑马”的智能语音系统指令,开启了荣威的智能网联时代。而荣威RX5也被业界普遍看做是首台“智能互联网SUV”。 在今天,荣威的智能网联技术已经完成了多轮
系统大盘点 /
2023年5月17日,由中国汽车工程学会联合行业专业力量编制的《汽车智能座舱分级与综合评价白皮书》(下简称“白皮书”)在CICV 2023汽车智能座舱与智慧生态建设专题论坛期间正式发布,该项联合研究是全球首次对汽车智能座舱进行分级和综合评价。中国汽车工程学会智能座舱工作组立项委员会主任、清华大学车辆与运载学院教授、国家级海外高层次人才曹东璞代表中国汽车工程学会进行发布。 中国工程院院士、清华大学教授、国家智能网联汽车创新中心首席科学家李 克 强线上出席并致辞。他指出白皮书是首次对汽车智能座舱进行分级和综合评价,明确了智能座舱的定义、分级,提出了汽车智能座舱的“三横三纵”技术架构,并提出了智能座舱综合评价框架体系,不仅对我国汽车
分级与综合评价报告在京重磅发布 /
2022年8月22日,由盖世汽车主办的2022第二届中国汽车人机交互创新大会中,武汉光庭信息技术股份有限公司, 智能网联 汽车软件技术研究院副院长陈治结合光庭智能座舱3D HMI原型案例,对光庭信息在智能座舱3D HMI设计原则的探索实践进行了分享。 陈治表示,随着硬件平台的逐步进化,座舱HMI设计3D化是一个逐步演进过程,需要从车模、三维组件,三维背景、语音助手、智驾信息向整体3D场景循序渐进。他认为,“三维UI不能仅限于单一的屏幕体验,而需要与其他交互方式和设备协同,带来虚拟和实体空间的融合。” 陈治 武汉光庭信息技术股份有限公司 智能网联汽车软件技术研究院副院长 以下为演讲内容整理: 光庭智能座舱三维H
三维HMI如何设计? /
一、自动驾驶的横向控制需求 自动驾驶的横向控制需求和传统的执行部件有些不一样。在实际过程中,比如转向或制动,目前国内研发中很多是逆向开发,或是基于当前状态的开发,缺少一种正向开发观念,所有的执行部件和线控部件都是为了满足驾驶员或整车运动控制的需求。 所以,在设计转向时必须要有一种正向思维方法,不是去编辑MAC的校验方式,而是从驾驶员的需求、自动驾驶的需求来设计线控部件。因此,首先要知道自动驾驶需要底盘做什么,或驾驶员需要底盘做什么样的操作。 目前,转向的发展基本上分为两个等级,一是小于等于L2的电动助力转向EPS,但EPS中除了原先的辅助助力系统,还增加了一些线控接口指令。还有一种是大于等于L3的线控转向,现阶段有它的特殊性,如果
设计 /
设计:实用方法及实践
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