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AI和無人駕駛需求下的未來汽車電子架構

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時間:1900/1/1 0:00:00

這是一款中級豪華汽車的電子和電氣架構。如圖1所示,它是一個具有不同帶寬和信號傳輸協議的并行網絡,由網關連接。有CAN(控制器局域網)、FlexRay、MOST、LIN、LVDS(低壓差分信號)甚至模擬信號的直接連接。

Century, DS

圖1豪華車基于EE的車載電子網絡在不同的傳輸協議下發送和接收數萬個信號,數百個不同的電子控制模塊中運行不同形式的軟件。該軟件的規模已超過1億。如何控制如此復雜的系統,有效驗證其整體功能和安全性,同時將研發和車輛成本控制在一定范圍內,是主機廠面臨的巨大挑戰。讓我們回顧一下個人電腦的發展。自1981年8月IBM發明PC以來,計算機的硬件架構基本上是固定的和可擴展的,包括CPU、GPU、PCI總線、USB、VGA、HDMI、工作存儲器、硬盤或SSD。在軟件方面,有一個帶有不同應用軟件的操作系統,連接這些PC的網絡是以太網。

Century, DS

圖2 IBM PC5150在這里,作者指出,與PC相比,汽車的電子模塊有以下巨大差異:

Century, DS

圖3汽車電子模塊與PC的比較面向未來的車聯網(V2X)、高級駕駛輔助系統(ADAS)、車輛電氣化和自動駕駛市場,現有的汽車電子電氣架構已無法滿足未來的需求。需要接收、處理大量數據(來自雷達、激光雷達、相機和其他傳感器的信號,以及V2X信號)并將其發送到執行器。對此,作者提出了以下三點觀點:首先,開發和制定一種標準的、可擴展的汽車計算機,并將其稱為iPC(車載計算機),就像一臺高性能、可擴展PC一樣。它具有標準的CPU(中央處理器)、GPU(圖形處理單元)、SoC(片上系統)和其他可擴展的人工智能芯片,諸如NPU(神經元網絡處理單元)。2000年,我還在德國戴姆勒集團負責動力總成電子系統,當我與同事討論未來的汽車電子系統時,我有了iPC想法的雛形。iPC的操作系統可以是統一的,例如Linux。iPC的網絡端口主要是以太網,帶寬為1Gbps至100Gbps,集成了未來的5G移動網絡和I/O端口。這是PC和服務器制造公司以及創新技術公司的世紀機遇!也是汽車電子行業重新洗牌的時候了!其次,汽車以太網的制定和實現已廣泛應用于互聯網、個人計算機和工業自動化。未來的中國制造2025,或德國工業4.0,以及物聯網都有一個共同的運營商以太網!

主要障礙之一是以太網的實時性,它很少用于汽車網絡(除了多媒體中的一些應用)。通常,以太網必須等待第一個信號包到達后才能傳輸第二個信號包,因此發動機、轉向或制動系統的控制信號無法滿足要求。為了使以太網能夠定時觸發,IEEE802.3制定了一個標準,可以發送快遞包裹。它可以先在傳輸中暫停信號包,然后在快遞信號包實時送達后再傳輸暫停的信號包,從而解決發動機、轉向和制動系統的實時控制問題。此外,如果使用PoE(以太網供電),一些執行器可以直接驅動,而無需額外的線束。第三,開發獨立于硬件的應用軟件汽車中有各種電子控制模塊,因為它們來自不同的Tie1,具有不同的硬件、不同的操作系統和不同的應用軟件,這對OEM來說是一項非常昂貴、風險大且復雜的集成和驗證工作。如果有一臺車載電腦iPC和iPC的統一操作系統,這將給軟件技術公司開發獨立于硬件的應用軟件的大好機會,就像App一樣,它可以在不同的硬件環境中正常運行,客戶甚至可以根據個人需求付費下載(新的商業模式),這也使原始設備制造商能夠簡單地集成、驗證和重復使用。我在BBAP的一些同事也希望擁有獨立于硬件的應用軟件,這便于進一步開發、重用,甚至切換Tie1。

Century, DS

圖4獨立于硬件的應用軟件開發(車載應用程序)

Century, DS

圖5基于iPC的汽車電子以太網概述未來汽車電子的架構將是汽車以太網。作者在這里提出了三個觀點:1)標準化和可擴展的車載計算機iPC2)統一的操作系統(如Linux)3)硬件獨立的應用軟件,這將是未來汽車發展的趨勢,并為PC、服務器制造商、技術創新公司和獨立的軟件技術公司帶來全新的商機。打破系統壟斷Tie1是中國零部件企業的世紀機遇!

據預測,到2025年,以太網在汽車電子領域的滲透率將超過50%,它不僅將帶來技術飛躍,還將降低成本、減輕重量和個性化汽車(iPC應用程序、軟件更新OTA)、車聯網V2X和無人駕駛(路由和:云地圖)。這是一款中級豪華汽車的電子和電氣架構。如圖1所示,它是一個具有不同帶寬和信號傳輸協議的并行網絡,由網關連接。有CAN(控制器局域網)、FlexRay、MOST、LIN、LVDS(低壓差分信號)甚至模擬信號的直接連接。

Century, DS

圖1豪華車基于EE的車載電子網絡在不同的傳輸協議下發送和接收數萬個信號,數百個不同的電子控制模塊中運行不同形式的軟件。該軟件的規模已超過1億。如何控制如此復雜的系統,有效驗證其整體功能和安全性,同時將研發和車輛成本控制在一定范圍內,是主機廠面臨的巨大挑戰。讓我們回顧一下個人電腦的發展。自1981年8月IBM發明PC以來,計算機的硬件架構基本上是固定的和可擴展的,包括CPU、GPU、PCI總線、USB、VGA、HDMI、工作存儲器、硬盤或SSD。在軟件方面,有一個帶有不同應用軟件的操作系統,連接這些PC的網絡是以太網。

Century, DS

圖2 IBM PC5150在這里,作者指出,與PC相比,汽車的電子模塊有以下巨大差異:

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圖3汽車電子模塊與PC的比較面向未來的車聯網(V2X)、高級駕駛輔助系統(ADAS)、車輛電氣化和自動駕駛市場,現有的汽車電子電氣架構已無法滿足未來的需求。需要接收、處理大量數據(來自雷達、激光雷達、相機和其他傳感器的信號,以及V2X信號)并將其發送到執行器。對此,作者提出了以下三點觀點:首先,開發和制定一種標準的、可擴展的汽車計算機,并將其稱為iPC(車載計算機),就像一臺高性能、可擴展PC一樣。它具有標準的CPU(中央處理器)、GPU(圖形處理單元)、SoC(片上系統)和其他可擴展的人工智能芯片,諸如NPU(神經元網絡處理單元)。2000年,我還在德國戴姆勒集團負責動力總成電子系統,當我與同事討論未來的汽車電子系統時,我有了iPC想法的雛形。iPC的操作系統可以是統一的,例如Linux。iPC的網絡端口主要是以太網,帶寬為1Gbps至100Gbps,集成了未來的5G移動網絡和I/O端口。這是PC和服務器制造公司以及創新技術公司的世紀機遇!也是汽車電子行業重新洗牌的時候了!其次,汽車以太網的制定和實現已廣泛應用于互聯網、個人計算機和工業自動化。未來的中國制造2025,或德國工業4.0,以及物聯網都有一個共同的運營商以太網!

主要障礙之一是以太網的實時性,它很少用于汽車網絡(除了多媒體中的一些應用)。通常,以太網必須等待第一個信號包到達后才能傳輸第二個信號包,因此發動機、轉向或制動系統的控制信號無法滿足要求。為了使以太網能夠定時觸發,IEEE802.3制定了一個標準,可以發送快遞包裹。它可以先在傳輸中暫停信號包,然后在快遞信號包實時送達后再傳輸暫停的信號包,從而解決發動機、轉向和制動系統的實時控制問題。此外,如果使用PoE(以太網供電),一些執行器可以直接驅動,而無需額外的線束。第三,開發獨立于硬件的應用軟件汽車中有各種電子控制模塊,因為它們來自不同的Tie1,具有不同的硬件、不同的操作系統和不同的應用軟件,這對OEM來說是一項非常昂貴、風險大且復雜的集成和驗證工作。如果有一臺車載電腦iPC和iPC的統一操作系統,這將給軟件技術公司開發獨立于硬件的應用軟件的大好機會,就像App一樣,它可以在不同的硬件環境中正常運行,客戶甚至可以根據個人需求付費下載(新的商業模式),這也使原始設備制造商能夠簡單地集成、驗證和重復使用。我在BBAP的一些同事也希望擁有獨立于硬件的應用軟件,這便于進一步開發、重用,甚至切換Tie1。

Century, DS

圖4獨立于硬件的應用軟件開發(車載應用程序)

Century, DS

圖5基于iPC的汽車電子以太網概述未來汽車電子的架構將是汽車以太網。作者在這里提出了三個觀點:1)標準化和可擴展的車載計算機iPC2)統一的操作系統(如Linux)3)硬件獨立的應用軟件,這將是未來汽車發展的趨勢,并為PC、服務器制造商、技術創新公司和獨立的軟件技術公司帶來全新的商機。打破系統壟斷Tie1是中國零部件企業的世紀機遇!據預測,到2025年,以太網在汽車電子領域的滲透率將超過50%,它不僅將帶來技術飛躍,還將降低成本、減輕重量和個性化汽車(iPC應用程序、軟件更新OTA)、車聯網V2X和無人駕駛(路由和:云地圖)。

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