汽车E/E架构
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面对汽车功能和软件复杂度的提升,需要对汽车E/E架构进行重构,建立更加灵活的体系架构。在域集中架构下,整车的功能将会以特定的方式重新排列组合,典型的域有信息娱乐域、底盘域、动力域和车身域等。域控制器可控制总线系统中的多个区域从而大大降低控制器数量,而多核系统及Autosar等软硬件架构的出现使域集中式的E/E架构成为可能。目前BOSCH等供应商都已有相应的域控制器产品,但实现真正的域集中E/E架构依然还需要很长时间,毕竟这不是一己之力才能实现的,需要OEM、供应商等共同大力合作和推进才能实现。
举个例子:如下是包含两个160 MHz e200z4内核和一个80 MHz e200z2内核的多核控制器。
其多核设计和相关的特性集,支持单一架构中的多个应用,那么在不同内核及其相关资源之间的高度分离和隔离允许在应用级进行隔离。这意味着它可以专门指定一些MCU资源(例如内核、外设子集和存储器)用于一个应用,同时将具有外设和存储器子集的另一内核用于完全独立的另一应用,这样我们可将其应用于控制两个独立的域的域控制器:
一个网关域:处理传统的汽车开放系统架构(AUTOSAR)汽车网关功能,拥有专用CPU和相关的存储器和外设资源,几乎独立地运行IP域,但可以通过共享存储器和中断消息架构安全地交换数据。
一个IP域:连接至互联网,用于支持多种应用,例如在车载网络中分布场内下载,使用专用e200z4内核、专用系统RAM和一部分闪存阵列,运行其自己的操作系统(OS),此系统具有其自己的OS计时器、看门狗和系统资源。
高级自动驾驶汽车需要汽车知道周围的环境,环境模型通过传感器融合技术构建,传感器融合技术将摄像头、毫米波雷达、激光雷达及超声波数据糅合进单个模型,因单个传感器有自身的局限性和劣势,而不同的传感器技术则可相互互补,例如,不像雷达系统,摄像头系统当在无光条件下会失效。传感器融合技术会涉及大量数据的实时处理和分析。而到了中央计算机架构,这些复杂的计算将由中央计算机进行,中央计算机由异构的多核处理器构成,例如GPU、千兆以太网通道等,对于关键安全功能例如合理性检验、监控及结果检验等需要额外的安全核心集成在芯片上,或作为第二块处理器集成在板载设备上,例如ARM Cortex A50/A57,Renesas' R-Car H3,Cortex R7和Infineon Aurix等系统已存在。
中央计算机架构中另一个关键部件就是网关:它将用户接口域从动力域中分离出来并将汽车与OEM的后台系统互联,使用一种叫智能天线的组件。智能天线和网关的任务就是执行不同的安全层,如防火墙和入侵检测,并使用板载安全机制用于控制器之间的通讯。
与后台系统的互联使很多新功能的更新成为可能,例如可向汽车提供诸如道路状况,空停车位等环境信息,这些在线服务可让汽车制造商在汽车生命周期内不断获取收益,其次车辆互联能让OEM收集用户信息并获取零部件的使用和可靠性信息。软件和硬件的错误信息及产生错误时的环境信息可通过诊断接口检测,从而使软件可在供应商端升级并更新下载到车辆端,类似于智能手机的App更新。