傳統座艙域是由幾個分散子系統組成,這種架構無法支持多屏聯動、多屏駕駛等功能,因此催生出座艙域控制器這種域集中式的計算平臺。
智能座艙的構成主要包括全液晶儀表、大屏中控系統、車載信息娛樂系統、抬頭顯示系統、流媒體后視鏡等,核心控制部件是域控制器(DCU)。
智能座艙域控制器通過以太網/MOST/CAN,實現抬頭顯示、儀表盤、導航等部件的融合,不僅具有傳統座艙電子部件,還進一步整合智能駕駛 ADAS 系統和車聯網 V2X 系統,從而進一步優化智能駕駛、車載互聯、信息娛樂等功能。
智能座艙系統架構,功能說明
場景,是做產品設計的一個關鍵詞,也是我們理解產品的一個有效方式;
大家想象下,你是駕駛員,從上車發動,到抵達目睹地停車入庫,可能會操作的:
通過大屏/按鍵,開啟空調;(或者通過語音指令開啟)
手機開始導航,并投屏到中控/抬頭顯示;(或者直接車機導航)
打開收音機,切換到自己喜歡的電臺
到達目的地后,停車入庫過程,開啟全景泊車,倒車入庫;
有了上述信息,加上大家的駕駛經驗,應該很好理解下圖的智能座艙系統架構
轉自 九章智駕
一般而言,智能座艙域控制器包括如下功能
車輛和環境信息顯示功能:中控、儀表、抬頭顯示、流媒體后視鏡等顯示交互
娛樂、瀏覽功能:本地和在線的媒體播放、電臺播放等
配置、設置和控制功能:車輛/駕駛信息設置
車內監測:駕駛員/乘員頭、臉、眼監測功能和健康監測
交互功能:語音交互、手勢控制
連接及導航功能:藍牙/WiFi、USB,4G/5G,北斗,GPS等
輔助駕駛:環視、后視、夜視等功能
2
系統框圖及軟件架構
我們順著第一節的系統功能,就比較好進行芯片層面的理解,及域控制器的芯片框圖,如下
簡單說明下:
左上角的,可以理解是域控SoC最小系統需要的,包括供電,存儲(eMMC和DRAM),時鐘
左下角的則是功能部分,比如WiFi&BT一般選擇雙模模組,通過SDIO和SoC通信;Audio DSP也可以只是Codec + PA,只要用于音頻采集及播放(具體的語音交互邏輯一般云端結合本地方式處理);SDCARD則用于保存相關信息
因為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中不帶有CAN等通信外設,一方面本身需要一顆MCU監控SoC及系統的狀態,因此這里一般會配套一套ASIL-B級別的MCU
我們結合軟件系統,可以加深對系統及硬件的理解,如下,座艙域控制器的軟件系統復雜程度非常高,軟件開發人員數目遠超硬件人員(還不涉及到算法人員);
SoC運行Hypervisor,在Hypervisor之上運行兩類操作系統,其中對實時性和安全性要求比較高的安全域模塊跑在QNX或者Linux系統上;對實時性要求不太高、但對生態要求比較高的娛樂域模塊跑在Android系統上; ?
MCU運行AUTOSAR系統,用于CAN/LIN總線的喚醒、通訊以及電源管理等;
轉自?華陽官網
3
座艙域控制器主控SoC
轉自 阿寶1990
轉自?佐思汽研
4
多款車型座艙域控制器實物拆解
特斯拉Model的域控制器,由兩塊電路板構成,一塊是主板,另一塊是固定在主板上的一塊小型無線通信電路板(圖中粉色框所示)。這一塊通信電路板包含了LTE 模組、以太網控制芯片、天線接口等,相當于傳統汽車中用于對外無線通信的T-box ?
主板采用了雙面PCB 板,正面主要布局各種網絡相關芯片,例如Intel 和Marvell 的以太網芯片,Telit 的LTE 模組,TI 的視頻串行器等。正面的另一個重要作用是提供對外接口,如藍牙/WiFi/LTE 的天線接口、攝像頭輸入輸出接口、音頻接口、USB 接口、以太網接口等。 ? ? ?
現代Genesis GV60座艙域控制器,被現代稱之為Connected Car Integrated Cockpit即CCIC,無縫連接儀表、中控、HUD、電子倒車鏡。CCIC應該使用了QNX的虛擬機,一套硬件拖動中控、儀表和兩個電子倒車鏡。儀表和中控的尺寸都是12.3英寸,與寶馬旗艦iX的座艙設計頗為近似。
拆開表面一層PCB,實際下面還有一片PCB。
圖片來源:互聯網
主PCB版正面,英偉達的標記非常醒目,SoC可能是英偉達的Xavier,也可能是Orin的座艙版。SoC周邊4個LPDDR,一個三星的UFS,背面還有一個Spansion的NOR Flash。左邊那個大的芯片可能是博通的以太網交換機。
圖片來源:互聯網
主板背面,外圍的設計非常類似奔馳NTG7的設計,最左邊是兩路視頻輸出,通過MAX92936的GMSL做解串行,這是顆特別的芯片,不是美信的常規產品,奔馳也有使用,一路輸出到中控屏,另一路將中控屏的內容投射到儀表顯示屏。再左邊可能是一個4路全景攝像頭輸入,連接了一個GMSL解串行芯片。再左邊兩路連接器連在一個解串行上,推測可能是儀表視頻輸出,再左邊是駕駛員行為監測攝像頭輸入,解串行是MAX96312,也是屬于非標準產品。再左邊可能是A2B音頻總線連接器,由一顆瑞昱的A2B音頻總線芯片連接,最右邊可能是一顆PHY。
圖片來源:互聯網
電源板正面,中間靠右的芯片可能是MCU,中間靠左靠上的可能是音頻DSP芯片。 ?
日產車機屏幕通常有8、9、12.3英寸三種,其中9英寸是主流,本次拆解的就是9英寸車機
和之前拆解的車機不同,日產車機是和屏幕一體的,早期的車機大多這么設計。通過FPC軟板與屏幕連接,后來改為用解串行芯片加LVDS連接。
外觀還有這個版本
從后面看的更明白
9英寸屏幕分辨率是1280*720,電容觸摸屏,支持蘋果CarPlau和Android Auto,支持DAB,兩個USB。本次拆解是美國版本日產車機,從標簽可以看出是日本歌樂制造的。
屏幕與車機之間隔著一塊鐵板
兩邊是天線
與高端車機一樣,電路板也是分成三塊,一塊是電源音頻MCU,另一塊是主處理器板,還有一塊是DAB收音板。
主處理器板
主芯片是韓國Telechips的TCC8031,就是中間面積最大者。Telechips名不見經傳,實際在中低端車機領域實力很強,2021年收入大約1.1億美元,出貨量超千萬片。
TCC8031左下方是LG INNOTEK的一個藍牙與WiFi模塊,這是全球最小的藍牙與WiFi模塊,型號為ATC5CDL001。
TCC8031正下方是兩片DDR3 DRAM,型號為EM6HE16EWAKG-10H,容量為每片4Gb,也就是0.5GB,估計制造工藝是28納米,這是中國臺灣地區的鈺創供應的,鈺創是罕見的內存設計公司,自己設計內存再委托華邦晶圓廠代工,年收入大約2億美元。
TCC8031左邊是一片SDARM,型號為EM636165TS,容量非常小,只有16Mb,體積卻不小,估計是0.13微米也就是130納米工藝制造的。
在TCC8031正上方的芯片,從型號推斷是中國深圳企業江波龍電子供應的eMMC,江波龍也是上市公司,與鈺創一樣是IC設計公司,在中國臺灣地區代工,容量為8GB,或許是比較老舊的MLC NAND。
TCC8031左上方是Telechips的TCC8003,這是一顆音頻處理芯片。在鈺創SDRAM左邊還有一顆比較小的芯片,是Telechips的TCC5027,是TCC8031的電源管理芯片。
主板背面如上圖,只有一顆大的芯片,是中國臺灣地區晶豪科技公司提供的Bootloader Flash,型號EM29LV320A,容量只有48Mb,體積碩大,估計也是130納米工藝制造的,晶豪科技2021年收入大約2億美元,2022年能到2.5億美元。
第二層板,中間是DAB收音模塊。
最底層的電路板,主要是收音、供電、音頻放大和MCU。收音方面,也是Telechips的芯片,或許是TCC3171。解串行方面是美信的。電路板背面主要芯片是瑞薩的MCU。麥克分輸入放大與音頻,CODEC是AKM的AK4616,盡管日產處處節約成本,甚至包括低密度的線路板都考慮到了,但是音質方面居然破例用了一顆單獨的音頻DAC,音源對音質影響最大,遠高于揚聲器單元和放大器,可惜大部分廠家包括上百萬的豪車也是用主芯片里的音頻DAC,日產破例用了PCM1681做音頻DAC,就在左上角,PCM1681屬于BB公司,BB公司后來被德州儀器收購。
? PCM1681信噪比105分貝,24-Bit, 192-kHz,價格也很低,只有1.5美元,但音頻線路要重新設計,有點麻煩。針對座艙的音頻設計,如果考慮德州儀器的PCM1794,價格大概14美元,但比在揚聲器增加70美元來的效果要好得多,若是頂級音頻發燒友,推薦ESS的ES9038PRO(價格約100美元)或者4片PCM1704并聯,效果比在揚聲器上增加500美元來得效果要明顯。音頻放大則是意法半導體的D類放大器,最大4路20瓦輸出。?
編輯:黃飛
評論
查看更多