TI新一代Jacinto 7處理器：為何適合ADAS和網(wǎng)關(guān)用中低端汽車
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
近日，TI在CES（美國消費電子展）上推出了JacintoTM 7處理器平臺，首先面世了兩款汽車級芯片，即①應用于ADAS（高級輔助駕駛系統(tǒng)）的TDA4VM處理器，②應用于網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的DRA829V處理器。它們包含用于加速數(shù)據(jù)密集型任務的專用加速器，如計算機視覺和深度學習。而且ADAS芯片功耗只有5~20W，無需主動冷卻，面向中低端汽車市場；網(wǎng)關(guān)處理器上增強了汽車類總線交換速率，能夠幫助車廠進一步向著一個“軟件定義汽車”的概念演進。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/202001/409497.htm
TI是如何做到高性能、低功耗、合理成本的？為此，電子產(chǎn)品世界記者訪問了德州儀器（TI）Jacinto?處理器產(chǎn)品線總經(jīng)理 Curt Moore先生。
圖：TI Jacinto?處理器產(chǎn)品線總經(jīng)理 Curt Moore先生
低功耗的設計考慮
JacintoTM 7之所以實現(xiàn)了低功耗，因為把合適的事情放在合適的核或加速器上進行處理（如下圖）。TI非常理解整個ADAS數(shù)據(jù)流處理的過程，所以在里面加入了不同的IT模塊，諸如加速器、深度學習處理器等，使整個用戶場景的不同應用分布在不同的核上來處理，這樣效率是最高的。而競爭對手往往只用GPU核來處理所有的任務，那樣性能功耗比是不劃算的。
距離未來L4、L5自動駕駛的路還有多遠？
當前TI的系統(tǒng)更關(guān)注在L2+水平上的ADAS。
盡管L4、L5是未來的趨勢，但在當前的市場應用上還有很長的路要走，還面臨很多問題，特別是如何做到真正商用的成本還是一個問題。另外2點，①功耗上很難做到真正可用；②在功能安全上的系統(tǒng)穩(wěn)定性，當前達不到可量產(chǎn)的水平。
不過，希望TDA4能夠成為L4、L5系統(tǒng)的一部分，TI會積極做這方面的開發(fā)。
相比前代的特色
上一代的JacintoTM 6更聚焦在infotainment（信息娛樂）的處理上，例如更炫的UI（用戶界面）、更多的顯示控制等。此次發(fā)布的新一代要解決的問題，更多是功能安全、系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的問題，主要是ADAS和車內(nèi)網(wǎng)關(guān)的應用。
具體地，JacintoTM 7的功能安全是從最基礎的時候就開始設計的，而且更加面向數(shù)據(jù)交換和更強的數(shù)據(jù)處理，瞄向當前及到L3水平所需要的IT模塊。
Jacinto 7是個基礎平臺
TI并沒有一個具體的數(shù)值表明性能會提高多少，TI專注于提供一個開放的軟硬件平臺，只提供最基礎的軟硬件的處理，把性能指標這樣的價值留給客戶。
例如，以此次CES上中國自動駕駛公司Momenta的展示為例，它的算法在TI的TDA4平臺上得到了非常好的效果，因為TDA4是可編程的平臺。TI本身在基礎硬件上提供了強大的、各種各樣的加速器和處理能力，同時也提供全面的SDK，由客戶來選擇實現(xiàn)怎樣的功能和性能，例如目標識別的功能，有的公司可能做得效果較差，有的公司可能做得非常好。可見，TI是把這部分的價值留給了客戶。
成本會降低多少
成本不是那么簡單。如果完全和上一代的功能一致的條件下，J7的成本是絕對下降的。但因為市場在不斷的變化，TI會提供1個家族芯片，其中有最低性能的，也有最高性能的，最低性能的成本就會非常低。TI的期望是這個星球上的任何一個車輛都裝上ADAS系統(tǒng)，如果這樣，最低成本的方案一定非常有競爭優(yōu)勢。因此JacintoTM 7具有廣泛的延展性，從最低性能到最高性能整個家族的分布是非常多樣的，這完全超越了TI當前競爭對手的。
Jacinto 7的具體介紹
據(jù)WHO（世界衛(wèi)生組織）統(tǒng)計，每年約有135萬人死于道路交通事故，根據(jù)美國IIHS（高速公路安全保障學會）統(tǒng)計，如果安裝了 FCW（前方碰撞預警）或AEB（自動剎車輔助系統(tǒng)）等的ADAS系統(tǒng)，會減少大約一半的傷亡。
但是這樣一些系統(tǒng)主要安裝在高端車型上，對于中低端車型怎么辦？
與此同時，汽車整體的復雜度也在飛速成長，2010年整車軟件復雜度代碼是1000萬行，而在2016年軟件復雜度達到了1.5億行代碼！另外，整個汽車架構(gòu)也在飛速變化當中，這些都帶來很大的挑戰(zhàn)。TI的JacintoTM 7就是應對這些挑戰(zhàn)的。
此次發(fā)布JacintoTM 7有兩款芯片。①TDA4VM芯片是ADAS芯片，能夠提升車輛周圍環(huán)境的感知能力，帶來很好的ADAS體驗。②DRA829V芯片。由于ADAS功能需要海量數(shù)據(jù)在汽車里進行傳輸，DRA829V主做數(shù)據(jù)傳輸和交換，同時能夠幫助客戶在下一代軟件定義汽車上起到基礎作用。兩款芯片的功能如下圖。
所以整個JacintoTM 7系列是一個完整的汽車平臺，汽車里所有能用到處理器的地方都可以在Jacinto? 7里找到。
汽車處理器有一個特點：功能安全要求非常高，①功能安全的要求并不是你做出一顆芯片，主要是用于安全彌補的，而是從芯片設計之初就要開始考慮到所有功能安全的需求。②為了做好功能安全，要理解整個汽車處理，例如ADAS所有的流程，才能根據(jù)這樣一個正常的應用場景來設計一顆更好的芯片。③能效比要再達到一種平衡性，因此在做ADAS分析時功耗不能太高。
1）ADAS芯片：TDA4VM的特點
● 多級處理，在里面集成了ISP等實時模塊和深度學習的模塊。
● 功耗。只有5~20W的典型功耗才可以真正在汽車里得到應用。
TI對于整個汽車應用場景會非常理解，做了很多有針對性的汽車方案，例如，PCIe交換機、以太網(wǎng)交換機和一些功能安全模塊，都集成到了芯片中。
在車里，ADAS系統(tǒng)基于TDA4VM的ADAS系統(tǒng)可以成為您的“副駕駛”，無論是在雨天、霧天，因為其中集成了各種的加速器、深度學習處理器和內(nèi)存，成為全功能、可編程的集成平臺。例如，在處理器上可支持800萬像素的攝像頭的接入，更大尺寸的攝像頭的接入能夠讓車輛“看”得更遠。另外，Jacinto? 7平臺是一個完全可編程的處理器，例如，現(xiàn)在國內(nèi)自動駕駛公司Momenta在2020年CES有一個演示，是在TI的TDA4上做的前視演示，可以感知任何車輛的識別、車輛與車輛之間的距離，因為將各種各樣的功能集成在了里面。
在TDA4上，用戶可以使用一個體驗更好的，360°全屏泊車的系統(tǒng)，該系統(tǒng)會更加智能地幫助車主找到車位，更快地將車主的車停到車位里。
不僅如此，Momenta演示的功耗表現(xiàn)非常出色，在CES上曾有客戶觸摸TDA4 的芯片外殼，發(fā)現(xiàn)芯片外殼上沒有做任何的散熱，可見功耗是非常低的。
以下框圖是當前典型的ADAS系統(tǒng)框圖，主要分析部分是由GPU完成，在這顆應用處理器外，會集成MCU、外部ISP、以太網(wǎng)交換機和PCIe交換機等。
TDA4把原來外部需要的上述模塊集成到芯片中，其中包含通用處理部分的CPU、C7 DSP MMA深度學習加速器、VPAC DMPAC視覺加速器、內(nèi)部的ISP和以太網(wǎng)交換機，以及PCIe交換機等等。
2）汽車網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)：DRA829V
傳統(tǒng)汽車約有20年都在應用傳統(tǒng)網(wǎng)絡，主要連接的是CAN/LIN等低速接口，這些低速接口帶來很多麻煩，特別是對整車所有電控單元升級的部分是非常慢的（下圖左）?，F(xiàn)在的汽車過渡到了分域結(jié)構(gòu)，例如有ADAS域、infortainment域和動力域等。分域結(jié)構(gòu)中，域與域之間需要非常高速的連接總線（下圖右），DRA829V系列就是用于解決這件事情。
在DRA829V上集成了PCIe交換機，這個交換機總線非?？?，對各個域之間的連接會非常有利。在DRA829V集成里，最重要的一點，因為人們面向的應用中，有的功能安全等級要求非常高，有的沒有要求，所以把不同的功能混合到一個芯片中時，對隔離性要求非常高。DRA829V系列芯片在設計上非常注重這種隔離性。在這顆芯片中集成了8端口Gbit/TSN以太網(wǎng)交換機，TSN（時間敏感網(wǎng)絡）是下一代車載以太網(wǎng)。如果用這樣一個以太網(wǎng)交換機可以非常方便連接各種不同的域，不管是動力域還是數(shù)字化駕駛艙域還是ADAS域，都非常容易連接。
下圖，左邊是TI理解的整個車身運算平臺的框架，在這個框架應用處理器外需要接上外部的PCIe交換機、以太網(wǎng)交換機，也需要外部的信息安全模塊（eHSM），外部的MCU。TI新的DRA829V把上述外部需要集成的IP模塊全部集成進來。TI汽車網(wǎng)關(guān)處理器最核心的一點是高性能處理器，同時需要功耗非常低。
小結(jié)
在CES展上，TI有很多基于Jacinto? 7汽車網(wǎng)關(guān)和ADAS系統(tǒng)的演示，可做出各種和汽車相關(guān)的ECU產(chǎn)品，提升了人們的駕駛體驗，同時會讓更多的中低端車也能用上這些ADAS功能。同時因為在網(wǎng)關(guān)處理器上增強了汽車類總線交換速率，所以能夠幫助車廠進一步向著一個“軟件定義汽車”的概念演進。
TI在汽車領域已經(jīng)耕耘35年，在工業(yè)安全領域也有超過25年的經(jīng)驗，嵌入式處理器在汽車方面的應用有超過20年的經(jīng)驗，汽車市場是TI專注的一塊很大的市場。
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