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AI和无人驾驶需求下的未来汽车电子架构

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时间:1900/1/1 0:00:00

这是一款中级豪华汽车的电子和电气架构。如图1所示,它是一个具有不同带宽和信号传输协议的并行网络,由网关连接。有CAN(控制器局域网)、FlexRay、MOST、LIN、LVDS(低压差分信号)甚至模拟信号的直接连接。

Century, DS

图1豪华车基于EE的车载电子网络在不同的传输协议下发送和接收数万个信号,数百个不同的电子控制模块中运行不同形式的软件。该软件的规模已超过1亿。如何控制如此复杂的系统,有效验证其整体功能和安全性,同时将研发和车辆成本控制在一定范围内,是主机厂面临的巨大挑战。让我们回顾一下个人电脑的发展。自1981年8月IBM发明PC以来,计算机的硬件架构基本上是固定的和可扩展的,包括CPU、GPU、PCI总线、USB、VGA、HDMI、工作存储器、硬盘或SSD。在软件方面,有一个带有不同应用软件的操作系统,连接这些PC的网络是以太网。

Century, DS

图2 IBM PC5150在这里,作者指出,与PC相比,汽车的电子模块有以下巨大差异:

Century, DS

图3汽车电子模块与PC的比较面向未来的车联网(V2X)、高级驾驶辅助系统(ADAS)、车辆电气化和自动驾驶市场,现有的汽车电子电气架构已无法满足未来的需求。需要接收、处理大量数据(来自雷达、激光雷达、相机和其他传感器的信号,以及V2X信号)并将其发送到执行器。对此,作者提出了以下三点观点:首先,开发和制定一种标准的、可扩展的汽车计算机,并将其称为iPC(车载计算机),就像一台高性能、可扩展PC一样。它具有标准的CPU(中央处理器)、GPU(图形处理单元)、SoC(片上系统)和其他可扩展的人工智能芯片,诸如NPU(神经元网络处理单元)。2000年,我还在德国戴姆勒集团负责动力总成电子系统,当我与同事讨论未来的汽车电子系统时,我有了iPC想法的雏形。iPC的操作系统可以是统一的,例如Linux。iPC的网络端口主要是以太网,带宽为1Gbps至100Gbps,集成了未来的5G移动网络和I/O端口。这是PC和服务器制造公司以及创新技术公司的世纪机遇!也是汽车电子行业重新洗牌的时候了!其次,汽车以太网的制定和实现已广泛应用于互联网、个人计算机和工业自动化。未来的中国制造2025,或德国工业4.0,以及物联网都有一个共同的运营商以太网!

主要障碍之一是以太网的实时性,它很少用于汽车网络(除了多媒体中的一些应用)。通常,以太网必须等待第一个信号包到达后才能传输第二个信号包,因此发动机、转向或制动系统的控制信号无法满足要求。为了使以太网能够定时触发,IEEE802.3制定了一个标准,可以发送快递包裹。它可以先在传输中暂停信号包,然后在快递信号包实时送达后再传输暂停的信号包,从而解决发动机、转向和制动系统的实时控制问题。此外,如果使用PoE(以太网供电),一些执行器可以直接驱动,而无需额外的线束。第三,开发独立于硬件的应用软件汽车中有各种电子控制模块,因为它们来自不同的Tie1,具有不同的硬件、不同的操作系统和不同的应用软件,这对OEM来说是一项非常昂贵、风险大且复杂的集成和验证工作。如果有一台车载电脑iPC和iPC的统一操作系统,这将给软件技术公司开发独立于硬件的应用软件的大好机会,就像App一样,它可以在不同的硬件环境中正常运行,客户甚至可以根据个人需求付费下载(新的商业模式),这也使原始设备制造商能够简单地集成、验证和重复使用。我在BBAP的一些同事也希望拥有独立于硬件的应用软件,这便于进一步开发、重用,甚至切换Tie1。

Century, DS

图4独立于硬件的应用软件开发(车载应用程序)

Century, DS

图5基于iPC的汽车电子以太网概述未来汽车电子的架构将是汽车以太网。作者在这里提出了三个观点:1)标准化和可扩展的车载计算机iPC2)统一的操作系统(如Linux)3)硬件独立的应用软件,这将是未来汽车发展的趋势,并为PC、服务器制造商、技术创新公司和独立的软件技术公司带来全新的商机。打破系统垄断Tie1是中国零部件企业的世纪机遇!

据预测,到2025年,以太网在汽车电子领域的渗透率将超过50%,它不仅将带来技术飞跃,还将降低成本、减轻重量和个性化汽车(iPC应用程序、软件更新OTA)、车联网V2X和无人驾驶(路由和:云地图)。这是一款中级豪华汽车的电子和电气架构。如图1所示,它是一个具有不同带宽和信号传输协议的并行网络,由网关连接。有CAN(控制器局域网)、FlexRay、MOST、LIN、LVDS(低压差分信号)甚至模拟信号的直接连接。

Century, DS

图1豪华车基于EE的车载电子网络在不同的传输协议下发送和接收数万个信号,数百个不同的电子控制模块中运行不同形式的软件。该软件的规模已超过1亿。如何控制如此复杂的系统,有效验证其整体功能和安全性,同时将研发和车辆成本控制在一定范围内,是主机厂面临的巨大挑战。让我们回顾一下个人电脑的发展。自1981年8月IBM发明PC以来,计算机的硬件架构基本上是固定的和可扩展的,包括CPU、GPU、PCI总线、USB、VGA、HDMI、工作存储器、硬盘或SSD。在软件方面,有一个带有不同应用软件的操作系统,连接这些PC的网络是以太网。

Century, DS

图2 IBM PC5150在这里,作者指出,与PC相比,汽车的电子模块有以下巨大差异:

Century, DS

图3汽车电子模块与PC的比较面向未来的车联网(V2X)、高级驾驶辅助系统(ADAS)、车辆电气化和自动驾驶市场,现有的汽车电子电气架构已无法满足未来的需求。需要接收、处理大量数据(来自雷达、激光雷达、相机和其他传感器的信号,以及V2X信号)并将其发送到执行器。对此,作者提出了以下三点观点:首先,开发和制定一种标准的、可扩展的汽车计算机,并将其称为iPC(车载计算机),就像一台高性能、可扩展PC一样。它具有标准的CPU(中央处理器)、GPU(图形处理单元)、SoC(片上系统)和其他可扩展的人工智能芯片,诸如NPU(神经元网络处理单元)。2000年,我还在德国戴姆勒集团负责动力总成电子系统,当我与同事讨论未来的汽车电子系统时,我有了iPC想法的雏形。iPC的操作系统可以是统一的,例如Linux。iPC的网络端口主要是以太网,带宽为1Gbps至100Gbps,集成了未来的5G移动网络和I/O端口。这是PC和服务器制造公司以及创新技术公司的世纪机遇!也是汽车电子行业重新洗牌的时候了!其次,汽车以太网的制定和实现已广泛应用于互联网、个人计算机和工业自动化。未来的中国制造2025,或德国工业4.0,以及物联网都有一个共同的运营商以太网!

主要障碍之一是以太网的实时性,它很少用于汽车网络(除了多媒体中的一些应用)。通常,以太网必须等待第一个信号包到达后才能传输第二个信号包,因此发动机、转向或制动系统的控制信号无法满足要求。为了使以太网能够定时触发,IEEE802.3制定了一个标准,可以发送快递包裹。它可以先在传输中暂停信号包,然后在快递信号包实时送达后再传输暂停的信号包,从而解决发动机、转向和制动系统的实时控制问题。此外,如果使用PoE(以太网供电),一些执行器可以直接驱动,而无需额外的线束。第三,开发独立于硬件的应用软件汽车中有各种电子控制模块,因为它们来自不同的Tie1,具有不同的硬件、不同的操作系统和不同的应用软件,这对OEM来说是一项非常昂贵、风险大且复杂的集成和验证工作。如果有一台车载电脑iPC和iPC的统一操作系统,这将给软件技术公司开发独立于硬件的应用软件的大好机会,就像App一样,它可以在不同的硬件环境中正常运行,客户甚至可以根据个人需求付费下载(新的商业模式),这也使原始设备制造商能够简单地集成、验证和重复使用。我在BBAP的一些同事也希望拥有独立于硬件的应用软件,这便于进一步开发、重用,甚至切换Tie1。

Century, DS

图4独立于硬件的应用软件开发(车载应用程序)

Century, DS

图5基于iPC的汽车电子以太网概述未来汽车电子的架构将是汽车以太网。作者在这里提出了三个观点:1)标准化和可扩展的车载计算机iPC2)统一的操作系统(如Linux)3)硬件独立的应用软件,这将是未来汽车发展的趋势,并为PC、服务器制造商、技术创新公司和独立的软件技术公司带来全新的商机。打破系统垄断Tie1是中国零部件企业的世纪机遇!据预测,到2025年,以太网在汽车电子领域的渗透率将超过50%,它不仅将带来技术飞跃,还将降低成本、减轻重量和个性化汽车(iPC应用程序、软件更新OTA)、车联网V2X和无人驾驶(路由和:云地图)。

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