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(chē)

近日，TI在CES（美國消費電子展）上推出了Jacinto^TM 7處理器平臺，首先面世了兩款汽車(chē)級芯片，即①應用于A(yíng)DAS（高級輔助駕駛系統）的TDA4VM處理器，②應用于網(wǎng)關(guān)系統的DRA829V處理器。它們包含用于加速數據密集型任務(wù)的專(zhuān)用加速器，如計算機視覺(jué)和深度學(xué)習。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(chē)市場(chǎng)；網(wǎng)關(guān)處理器上增強了汽車(chē)類(lèi)總線(xiàn)交換速率，能夠幫助車(chē)廠(chǎng)進(jìn)一步向著(zhù)一個(gè)“軟件定義汽車(chē)”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(fǎng)問(wèn)了德州儀器（TI）Jacinto?處理器產(chǎn)品線(xiàn)總經(jīng)理 Curt Moore先生。

圖：TI Jacinto?處理器產(chǎn)品線(xiàn)總經(jīng)理 Curt Moore先生

低功耗的設計考慮

Jacinto^TM 7之所以實(shí)現了低功耗，因為把合適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數據流處理的過(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)習處理器等，使整個(gè)用戶(hù)場(chǎng)景的不同應用分布在不同的核上來(lái)處理，這樣效率是最高的。而競爭對手往往只用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？

當前TI的系統更關(guān)注在L2+水平上的ADAS。

盡管L4、L5是未來(lái)的趨勢，但在當前的市場(chǎng)應用上還有很長(cháng)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穩定性，當前達不到可量產(chǎn)的水平。

不過(guò)，希望TDA4能夠成為L(cháng)4、L5系統的一部分，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(hù)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、系統穩定性方面的問(wèn)題，主要是ADAS和車(chē)內網(wǎng)關(guān)的應用。

具體地，Jacinto^TM 7的功能安全是從最基礎的時(shí)候就開(kāi)始設計的，而且更加面向數據交換和更強的數據處理，瞄向當前及到L3水平所需要的IT模塊。

Jacinto 7是個(gè)基礎平臺

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

例如，以此次CES上中國自動(dòng)駕駛公司Momenta的展示為例，它的算法在TI的TDA4平臺上得到了非常好的效果，因為T(mén)DA4是可編程的平臺。TI本身在基礎硬件上提供了強大的、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(hù)來(lái)選擇實(shí)現怎樣的功能和性能，例如目標識別的功能，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(hù)。

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的成本是絕對下降的。但因為市場(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(chē)輛都裝上ADAS系統，如果這樣，最低成本的方案一定非常有競爭優(yōu)勢。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當前競爭對手的。

Jacinto 7的具體介紹

據WHO（世界衛生組織）統計，每年約有135萬(wàn)人死于道路交通事故，根據美國IIHS（高速公路安全保障學(xué)會(huì )）統計，如果安裝了 FCW（前方碰撞預警）或AEB（自動(dòng)剎車(chē)輔助系統）等的ADAS系統，會(huì )減少大約一半的傷亡。

但是這樣一些系統主要安裝在高端車(chē)型上，對于中低端車(chē)型怎么辦？

與此同時(shí)，汽車(chē)整體的復雜度也在飛速成長(cháng)，2010年整車(chē)軟件復雜度代碼是1000萬(wàn)行，而在2016年軟件復雜度達到了1.5億行代碼！另外，整個(gè)汽車(chē)架構也在飛速變化當中，這些都帶來(lái)很大的挑戰。TI的Jacinto^TM 7就是應對這些挑戰的。

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(chē)輛周?chē)h(huán)境的感知能力，帶來(lái)很好的ADAS體驗。②DRA829V芯片。由于A(yíng)DAS功能需要海量數據在汽車(chē)里進(jìn)行傳輸，DRA829V主做數據傳輸和交換，同時(shí)能夠幫助客戶(hù)在下一代軟件定義汽車(chē)上起到基礎作用。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(chē)平臺，汽車(chē)里所有能用到處理器的地方都可以在Jacinto? 7里找到。

汽車(chē)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的，而是從芯片設計之初就要開(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(chē)處理，例如ADAS所有的流程，才能根據這樣一個(gè)正常的應用場(chǎng)景來(lái)設計一顆更好的芯片。③能效比要再達到一種平衡性，因此在做ADAS分析時(shí)功耗不能太高。

1）ADAS芯片：TDA4VM的特點(diǎn)

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

● 功耗。只有5~20W的典型功耗才可以真正在汽車(chē)里得到應用。

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

在車(chē)里，ADAS系統基于TDA4VM的ADAS系統可以成為您的“副駕駛”，無(wú)論是在雨天、霧天，因為其中集成了各種的加速器、深度學(xué)習處理器和內存，成為全功能、可編程的集成平臺。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(chē)輛“看”得更遠。另外，Jacinto? 7平臺是一個(gè)完全可編程的處理器，例如，現在國內自動(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(chē)輛的識別、車(chē)輛與車(chē)輛之間的距離，因為將各種各樣的功能集成在了里面。

在TDA4上，用戶(hù)可以使用一個(gè)體驗更好的，360°全屏泊車(chē)的系統，該系統會(huì )更加智能地幫助車(chē)主找到車(chē)位，更快地將車(chē)主的車(chē)停到車(chē)位里。

不僅如此，Momenta演示的功耗表現非常出色，在CES上曾有客戶(hù)觸摸TDA4 的芯片外殼，發(fā)現芯片外殼上沒(méi)有做任何的散熱，可見(jiàn)功耗是非常低的。

以下框圖是當前典型的ADAS系統框圖，主要分析部分是由GPU完成，在這顆應用處理器外，會(huì )集成MCU、外部ISP、以太網(wǎng)交換機和PCIe交換機等。

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)習加速器、VPAC DMPAC視覺(jué)加速器、內部的ISP和以太網(wǎng)交換機，以及PCIe交換機等等。

2）汽車(chē)網(wǎng)關(guān)系統：DRA829V

傳統汽車(chē)約有20年都在應用傳統網(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，特別是對整車(chē)所有電控單元升級的部分是非常慢的（下圖左）?，F在的汽車(chē)過(guò)渡到了分域結構，例如有ADAS域、infortainment域和動(dòng)力域等。分域結構中，域與域之間需要非常高速的連接總線(xiàn)（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，這個(gè)交換機總線(xiàn)非?？?，對各個(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)，因為人們面向的應用中，有的功能安全等級要求非常高，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)，對隔離性要求非常高。DRA829V系列芯片在設計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，TSN（時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò )）是下一代車(chē)載以太網(wǎng)。如果用這樣一個(gè)以太網(wǎng)交換機可以非常方便連接各種不同的域，不管是動(dòng)力域還是數字化駕駛艙域還是ADAS域，都非常容易連接。

下圖，左邊是TI理解的整個(gè)車(chē)身運算平臺的框架，在這個(gè)框架應用處理器外需要接上外部的PCIe交換機、以太網(wǎng)交換機，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(chē)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

在CES展上，TI有很多基于Jacinto? 7汽車(chē)網(wǎng)關(guān)和ADAS系統的演示，可做出各種和汽車(chē)相關(guān)的ECU產(chǎn)品，提升了人們的駕駛體驗，同時(shí)會(huì )讓更多的中低端車(chē)也能用上這些ADAS功能。同時(shí)因為在網(wǎng)關(guān)處理器上增強了汽車(chē)類(lèi)總線(xiàn)交換速率，所以能夠幫助車(chē)廠(chǎng)進(jìn)一步向著(zhù)一個(gè)“軟件定義汽車(chē)”的概念演進(jìn)。

TI在汽車(chē)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，嵌入式處理器在汽車(chē)方面的應用有超過(guò)20年的經(jīng)驗，汽車(chē)市場(chǎng)是TI專(zhuān)注的一塊很大的市場(chǎng)。