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

近日，TI在CES（美國(guó)消費(fèi)電子展）上推出了Jacinto^TM 7處理器平臺(tái)，首先面世了兩款汽車級(jí)芯片，即①應(yīng)用于ADAS（高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)）的TDA4VM處理器，②應(yīng)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(wù)的專用加速器，如計(jì)算機(jī)視覺(jué)和深度學(xué)習(xí)。而且ADAS芯片功耗只有5~20W，無(wú)需主動(dòng)冷卻，面向中低端汽車市場(chǎng)；網(wǎng)關(guān)處理器上增強(qiáng)了汽車類總線交換速率，能夠幫助車廠進(jìn)一步向著一個(gè)“軟件定義汽車”的概念演進(jìn)。

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(wèn)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(shè)計(jì)考慮

Jacinto^TM 7之所以實(shí)現(xiàn)了低功耗，因?yàn)榘押线m的事情放在合適的核或加速器上進(jìn)行處理（如下圖）。TI非常理解整個(gè)ADAS數(shù)據(jù)流處理的過(guò)程，所以在里面加入了不同的IT模塊，諸如加速器、深度學(xué)習(xí)處理器等，使整個(gè)用戶場(chǎng)景的不同應(yīng)用分布在不同的核上來(lái)處理，這樣效率是最高的。而競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手往往只用GPU核來(lái)處理所有的任務(wù)，那樣性能功耗比是不劃算的。

距離未來(lái)L4、L5自動(dòng)駕駛的路還有多遠(yuǎn)？

當(dāng)前TI的系統(tǒng)更關(guān)注在L2+水平上的ADAS。

盡管L4、L5是未來(lái)的趨勢(shì)，但在當(dāng)前的市場(chǎng)應(yīng)用上還有很長(zhǎng)的路要走，還面臨很多問(wèn)題，特別是如何做到真正商用的成本還是一個(gè)問(wèn)題。另外2點(diǎn)，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(dāng)前達(dá)不到可量產(chǎn)的水平。

不過(guò)，希望TDA4能夠成為L(zhǎng)4、L5系統(tǒng)的一部分，TI會(huì)積極做這方面的開(kāi)發(fā)。

相比前代的特色

上一代的Jacinto^TM 6更聚焦在infotainment（信息娛樂(lè)）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(wèn)題，更多是功能安全、系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的問(wèn)題，主要是ADAS和車內(nèi)網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用。

具體地，Jacinto^TM 7的功能安全是從最基礎(chǔ)的時(shí)候就開(kāi)始設(shè)計(jì)的，而且更加面向數(shù)據(jù)交換和更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理，瞄向當(dāng)前及到L3水平所需要的IT模塊。

Jacinto 7是個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)

TI并沒(méi)有一個(gè)具體的數(shù)值表明性能會(huì)提高多少，TI專注于提供一個(gè)開(kāi)放的軟硬件平臺(tái)，只提供最基礎(chǔ)的軟硬件的處理，把性能指標(biāo)這樣的價(jià)值留給客戶。

例如，以此次CES上中國(guó)自動(dòng)駕駛公司Momenta的展示為例，它的算法在TI的TDA4平臺(tái)上得到了非常好的效果，因?yàn)門DA4是可編程的平臺(tái)。TI本身在基礎(chǔ)硬件上提供了強(qiáng)大的、各種各樣的加速器和處理能力，同時(shí)也提供全面的SDK，由客戶來(lái)選擇實(shí)現(xiàn)怎樣的功能和性能，例如目標(biāo)識(shí)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?？梢?jiàn)，TI是把這部分的價(jià)值留給了客戶。

成本會(huì)降低多少

成本不是那么簡(jiǎn)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(duì)下降的。但因?yàn)槭袌?chǎng)在不斷的變化，TI會(huì)提供1個(gè)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(huì)非常低。TI的期望是這個(gè)星球上的任何一個(gè)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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因此Jacinto^TM 7具有廣泛的延展性，從最低性能到最高性能整個(gè)家族的分布是非常多樣的，這完全超越了TI當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的。

Jacinto 7的具體介紹

據(jù)WHO（世界衛(wèi)生組織）統(tǒng)計(jì)，每年約有135萬(wàn)人死于道路交通事故，根據(jù)美國(guó)IIHS（高速公路安全保障學(xué)會(huì)）統(tǒng)計(jì)，如果安裝了 FCW（前方碰撞預(yù)警）或AEB（自動(dòng)剎車輔助系統(tǒng)）等的ADAS系統(tǒng)，會(huì)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(duì)于中低端車型怎么辦？

與此同時(shí)，汽車整體的復(fù)雜度也在飛速成長(zhǎng)，2010年整車軟件復(fù)雜度代碼是1000萬(wàn)行，而在2016年軟件復(fù)雜度達(dá)到了1.5億行代碼！另外，整個(gè)汽車架構(gòu)也在飛速變化當(dāng)中，這些都帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。TI的Jacinto^TM 7就是應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的。

此次發(fā)布Jacinto^TM 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(lái)很好的ADAS體驗(yàn)。②DRA829V芯片。由于ADAS功能需要海量數(shù)據(jù)在汽車?yán)镞M(jìn)行傳輸，DRA829V主做數(shù)據(jù)傳輸和交換，同時(shí)能夠幫助客戶在下一代軟件定義汽車上起到基礎(chǔ)作用。兩款芯片的功能如下圖。

所以整個(gè)Jacinto^TM 7系列是一個(gè)完整的汽車平臺(tái)，汽車?yán)锼心苡玫教幚砥鞯牡胤蕉伎梢栽贘acinto? 7里找到。

汽車處理器有一個(gè)特點(diǎn)：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(bǔ)的，而是從芯片設(shè)計(jì)之初就要開(kāi)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(gè)汽車處理，例如ADAS所有的流程，才能根據(jù)這樣一個(gè)正常的應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)設(shè)計(jì)一顆更好的芯片。③能效比要再達(dá)到一種平衡性，因此在做ADAS分析時(shí)功耗不能太高。

1）ADAS芯片：TDA4VM的特點(diǎn)

● 多級(jí)處理，在里面集成了ISP等實(shí)時(shí)模塊和深度學(xué)習(xí)的模塊。

● 功耗。只有5~20W的典型功耗才可以真正在汽車?yán)锏玫綉?yīng)用。

TI對(duì)于整個(gè)汽車應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)非常理解，做了很多有針對(duì)性的汽車方案，例如，PCIe交換機(jī)、以太網(wǎng)交換機(jī)和一些功能安全模塊，都集成到了芯片中。

在車?yán)铮珹DAS系統(tǒng)基于TDA4VM的ADAS系統(tǒng)可以成為您的“副駕駛”，無(wú)論是在雨天、霧天，因?yàn)槠渲屑闪烁鞣N的加速器、深度學(xué)習(xí)處理器和內(nèi)存，成為全功能、可編程的集成平臺(tái)。例如，在處理器上可支持800萬(wàn)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(yuǎn)。另外，Jacinto? 7平臺(tái)是一個(gè)完全可編程的處理器，例如，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)自動(dòng)駕駛公司Momenta在2020年CES有一個(gè)演示，是在TI的TDA4上做的前視演示，可以感知任何車輛的識(shí)別、車輛與車輛之間的距離，因?yàn)閷⒏鞣N各樣的功能集成在了里面。

在TDA4上，用戶可以使用一個(gè)體驗(yàn)更好的，360°全屏泊車的系統(tǒng)，該系統(tǒng)會(huì)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(méi)有做任何的散熱，可見(jiàn)功耗是非常低的。

以下框圖是當(dāng)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(yīng)用處理器外，會(huì)集成MCU、外部ISP、以太網(wǎng)交換機(jī)和PCIe交換機(jī)等。

TDA4把原來(lái)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(xué)習(xí)加速器、VPAC DMPAC視覺(jué)加速器、內(nèi)部的ISP和以太網(wǎng)交換機(jī)，以及PCIe交換機(jī)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(yīng)用傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，主要連接的是CAN/LIN等低速接口，這些低速接口帶來(lái)很多麻煩，特別是對(duì)整車所有電控單元升級(jí)的部分是非常慢的（下圖左）?，F(xiàn)在的汽車過(guò)渡到了分域結(jié)構(gòu)，例如有ADAS域、infortainment域和動(dòng)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(jī)，這個(gè)交換機(jī)總線非?？?，對(duì)各個(gè)域之間的連接會(huì)非常有利。在DRA829V集成里，最重要的一點(diǎn)，因?yàn)槿藗兠嫦虻膽?yīng)用中，有的功能安全等級(jí)要求非常高，有的沒(méi)有要求，所以把不同的功能混合到一個(gè)芯片中時(shí)，對(duì)隔離性要求非常高。DRA829V系列芯片在設(shè)計(jì)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(jī)，TSN（時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)）是下一代車載以太網(wǎng)。如果用這樣一個(gè)以太網(wǎng)交換機(jī)可以非常方便連接各種不同的域，不管是動(dòng)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(gè)車身運(yùn)算平臺(tái)的框架，在這個(gè)框架應(yīng)用處理器外需要接上外部的PCIe交換機(jī)、以太網(wǎng)交換機(jī)，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(jìn)來(lái)。TI汽車網(wǎng)關(guān)處理器最核心的一點(diǎn)是高性能處理器，同時(shí)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(yàn)，同時(shí)會(huì)讓更多的中低端車也能用上這些ADAS功能。同時(shí)因?yàn)樵诰W(wǎng)關(guān)處理器上增強(qiáng)了汽車類總線交換速率，所以能夠幫助車廠進(jìn)一步向著一個(gè)“軟件定義汽車”的概念演進(jìn)。

TI在汽車領(lǐng)域已經(jīng)耕耘35年，在工業(yè)安全領(lǐng)域也有超過(guò)25年的經(jīng)驗(yàn)，嵌入式處理器在汽車方面的應(yīng)用有超過(guò)20年的經(jīng)驗(yàn)，汽車市場(chǎng)是TI專注的一塊很大的市場(chǎng)。