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TI一大波Jacinto™ 6汽车处理器解决方案来袭,满足下一代汽车应用
wangying | 2018-08-21 15:05:28    阅读:17066   发布文章

       近日,TI在上海举办Jacinto™ 6(简称J6)汽车处理器的应用方案展示会。德州仪器半导体技术(上海)有限公司技术应用经理丁丁先生介绍了J6的最新进展。

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       据悉,J6是当今主流的业已量产的汽车处理器平台之一,主要有两大家族:DRAx和TDAx,其中DRAx主要用于数字仪表、信息娱乐等,TDAx主要用于ADAS(高级驾驶员辅助系统)。至此,TI拥有完整的汽车处理器解决方案,且达到了可以快速产品化的完整度和成熟度。

          J6汽车处理器家族
        Jacinto™汽车处理器可谓TI汽车产品线中的王牌之一,主要用于三大类应用:信息娱乐、数字仪表、ADAS,各自应用的发展趋势如下。
        •信息娱乐(中控交互车机):传统的是独立车机信息娱乐系统,现在市场渐渐趋于数字驾驶舱集成。
        •数字仪表:如今的行业趋势是从传统的机械模拟仪表过渡到12.3英寸1920×720的数字仪表。所以,TI的图形处理器、高安全处理器等会被广泛使用。
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图1 Jacinto 6 Plus高端数字仪表展示

      •ADAS:TI在此已耕耘十多年,现在更多地投入在从目前的辅助驾驶产品过渡到下一代自动驾驶Level3+所需的处理器。ADAS里有很多细分的产品类型。

        如何在信息娱乐和数字仪表方面提高效率?
        J6的最大特点是多核异构,是将不同的任务分配到单芯片里最适合某些特定任务的核上。图2演示了通过多核异构实现的不同结构的车机解决方案,通过虚拟化技术,1920×1080全高清尺寸的Android O,即安卓信息娱乐SDK所支持的车载系统。同时单芯片里集成的是1920×720 3D图形数字仪表。
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图2 J6 Plus数字驾驶舱演示(单Jacinto 6 Plus DRA76x处理器,多操作系统/Hypervisoer)

       其难点在于:数字仪表和采用安卓的信息娱乐系统用的是不同的操作系统,TI使用硬件虚拟化技术,使它们在操作系统层面隔离,互不干扰和影响,达到安全可靠的保证。
       另一个优势是可以应用 J6里多核异构的不同的硬件单元,可以集成3D环视功能,在对原有的仪表和信息娱乐的界面和交互系统不妥协任何性能的情况下,采用片上另外一些硬件单元实现,例如J6内部集成了ISP(图像信号处理),在集成摄像头应用的时候,系统外面的摄像头模组端可以省掉传统的ISP芯片,这些都是通过集成在芯片内部的硬件来实现的,所以整体BOM(物料清单)系统成本会大幅下降。
        再有,J6不仅集成了全景功能,现在可以集成第五路的摄像头。众所周知,全景通常是四路摄像头,J6用到了片上DSP功能单元来处理全景。实际上,J6还有更多的功能单元,可用于更多的处理需要。例如有客户把J6接更多的摄像头,实时地实现车前实景,还对路面、障碍物进行识别,然后把行车辅助信息叠加到实景上去,这就是增强现实(AR)的一种应用。
        最后,J6的优势是片上有多个功能单元,在做传统影音娱乐、人机交互的同时,可以集成多种功能于单芯片。J6不仅支持虚拟化技术的系统集成,同时针对中国市场一些车型或车厂的低成本系统集成的需求,通过硬件多核独特的结构,在不使用虚拟化技术的前提下,提供仪表和车机等多屏系统集成的方案。两者区别在于,同样的芯片系列,一方面是Android O标准界面,仪表用了很多单芯片上的DSP等其他核来实现,并且芯片内部隔离了硬件单元,相当于在传统ARM和GPU核上是人机交互的Android(安卓)。另一方面,在DSP和ARM Cortex-M4等核上是仪表功能,如此即使不采用虚拟化,在单芯片上硬件层面也有互不干扰影响的保障。因为是多功能集成,用户最担心的是硬件之间互相干扰,诸如安卓卡顿住了。如何才能不影响仪表和视觉处理的应用?在这方面,J6通过独特的硬件结构,形成独到有效的解决方案。
        总之,J6在数字仪表上的优势,1.高性能,在做高图形需求的仪表应用上,刷新率到60fps,甚至在7万个面时有110fps的刷新率。2.芯片独特架构可以支持安全可靠方面的需求,是传统的通用处理器所不能企及的。3.好的扩展性,从经济型到高端型, TI J6家族、同一套软件、硬件体系可支持从现在起到未来三五年内车厂对于数字仪表应用的需求。
3.png       面向全景及ADAS的TDAx
       J6主要是两个家族, DRAx和TDAx。DRAx主要包括数字仪表、信息娱乐和图形方面的应用。TDAx主要用于ADAS应用,拥有较长的历史,包括TDA2和TDA3两个子家族。
        以全景为例,亚洲市场的全景发展十分突出,中国市场尤为如此。在过去四五年内,TI在华投入了大量的本土支持,率先涉足全景领域,例如,在标清时代使用CVBS模拟摄像头技术时,TI已有服务于中国全景用户的解决方案;从标清切到高清市场时,TI凭借累积的全景用户基础,依然在市场上占据领先位置。TI的优势之一是软件延续性非常好。
        TDA的整个家族里,针对中国的全景市场主要分成三大类:
        •第一类是高端系列,TDA2/TDA2 Plus(也称TDA2P),目前行业里一些高端全景的项目以及以全景为基础,增加了很多识别类的功能,诸如APA(自动泊车辅助系统),即要把传统的自动泊车结合到全景里,车辆经过的时候,APA可以自动检测出空车位、地上的三角拴、障碍物或地锁等,向驾驶员指明车位,通过一键控制,车辆可以自己规划路径并泊车。
        TDA2P目前更多适用在国内车厂的高端以全景为基础的具备复杂图像分析功能平台,全景集成障碍物检测、车位检测,超声雷达等,都用到了TDA2P系列。该TDA2P的2MP(2百万像素)环视系统演示中还空置大量的运算资源,可用于开发集成车位识别的功能,此外,TDA提供大量的图像分析库以及深度学习的开发包,视觉应用的客户可以在这些核上做识别类的算法开发。
4.jpg       此次展示的除了2MP环视以外,还融合了超声。如今的泊车集成,超声是必须要进来的传感器之一。传统的环视系统旋转、图像渲染和车模完全依靠GPU,TI的优势在于多核异构,可以用DSP做目前行业里颇受欢迎的adaptive bowl。传统的3D全景,在空间上是构建出一个碗状模型。通常它是一个固定的碗,但缺点是当有障碍物时,在不同距离的呈现结果会被拉大或被缩小。很多时候终端使用者会为此困扰,而TDA2P的优势在于利用DSP技术可以动态地识别障碍物的距离,并相应的实时生成最适合的模型,这样会大大改变了这一困境。
        •第二类是高性价比版本——TDA2E。过去两三年里,TI客户已在使用TDA2E系列芯片做传统高清3D全景。2017年后,TI中国团队对TDA2E芯片进一步提升性价比,增添了非常强的功能——四路高清行车记录功能。在相同芯片价位上集成如此多复杂功能,在芯片行业内是很领先的。在进行四路行车记录功能的同时,3D全景同样在运行,分辨率是原始高清分辨率。作为对比的是,现在一些后装产品会把图像缩小,帧率降低,然后压缩记录;而在TDA2E的解决方案中,所有图像尺寸不进行任何裁剪、不降低帧率,在原始四路鱼眼摄像头基础上同时记录,   并且同时在做3D的全景环视。
        针对中国汽车行业对行车记录的日益增长的需求,业界也称CBB,行车记录会日渐法规化,所以TI增加了多通道CBB的解决方案(如下图),以帮助用户构建新形态的全景方案,今后就可以使用TI全景系统并直接增加功能,以满足未来法律法规或者车厂对行车记录的需求。
5.jpg       •TDA3x芯片系列可以做到入门级BOM成本。在TDA3的全景演示中,在成本方面非常具备竞争力。因为:1.该芯片应用了TI独特的硬件加速器,诸如传统的3D变形,在这个芯片里不需要GPU去做。当芯片没有相对大型的核的时候,整体芯片成本会下降,本身芯片的尺寸会更小,功耗更低。2.内部同样集成了ISP技术,对于外部摄像头来讲,可以大大省去原来独立的ISP成本。
6.jpg     综合来看,整个系统的BOM,包括PCB(印制电路板)(注:TI可以做六层板),都会非常有优势。针对TDA3x芯片的全景系统,TI和合作伙伴已经可以提供完整的产品化软硬件方案,可以直接装车看实车效果,目标是方便客户可以快速产品化。
       低功耗优势
       功耗是J6的另一个优势。TI芯片整体功耗表现优异,包括信息娱乐和数字仪表,现在实际项目中靠传统壳体结构的散热,无需风扇。
       那么,J6的功耗为何可以这么低?这还是要回到TI芯片的多核架构上。TI把不同的工作分配到了最适合的核,或者最经济型的核上,并不全部依靠ARM或者GPU。对于处理器的芯片,ARM核和GPU核对温度影响最大,而TI芯片内有ISP、DSP,ADAS SoC里有图形加速器,这些加速器本身都是非常低功耗的IP。值得一提的是,在传统计算领域,TI一直以同样的功耗可以产生更多的算力而著名。以算力功耗比来看,TI芯片的指标是行业里非常不错的。   
       小结
       TI的Jacinto™ 6是当今已经量产的汽车处理器平台,用于数字仪表、信息娱乐、ADAS等。在TI在提供解决方案的同时,还将软硬件资料面向所有用户开放,无论是软件硬件都易于用户快速开发。另外J6提供高完整度方案,可以适用于从入门级到资深的用户。最后,TI在华投入了大量的本土支持,并根据中国市场的需要推出了一些成本经济型产品及解决方案。


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