近日,TI在上海举办Jacinto 6(简称J6)汽车处理器应用展示。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J6.最新进展。
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据悉,J6是当今主流的汽车处理器平台之一,主要有两个家族: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)。到目前为止,TI汽车处理器解决方案齐全,能够快速产品化。
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)TI中国统一是独立的汽车信息娱乐系统,现在市场逐渐趋于数字驾驶舱集成。
?数字仪表:目前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数字仪表。TI广泛使用图形处理器、高安全处理器等。
图1 Jacinto 6 Plus展示高端数字仪表
?ADAS:TI在这里工作了十多年,现在更多的投资从目前的辅助驾驶产品转变为下一代自动驾驶Level3 所需的处理器。ADAS细分产品种类繁多。
如何提高信息娱乐和数字仪表的效率?
J6最大的特点是多核异构,它将不同的任务分配到最适合某些特定任务的单芯片核上。图2显示了通过多核异构实现的不同结构的汽车解决方案,通过虚拟化技术,1920×1080全高清尺寸Android O,即安卓信息娱乐SDK支持的车载系统。同时,1920集成在单芯片中×720 3D图形数字仪表。
图2 J6 Plus数字驾驶舱演示(单)Jacinto 6 Plus DRA76x多操作系统/处理器Hypervisoer)
难点在于:数字仪表和安卓信息娱乐系统使用的操作系统不同,TI采用硬件虚拟化技术,在操作系统层面隔离,不相互干扰和影响,保证安全可靠。
另一个优点是可以应用 J6里多核异构的不同硬件单元可集成3D环视功能,在不妥协原仪表和信息娱乐界面和交互系统的情况下,使用电影中的其他硬件单元,如J6内部集成了ISP(图像信号处理),在集成摄像头应用中,系统外的摄像头模块端可以节省传统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,还集成了第五路摄像头。全景通常是四路摄像头,J6用到了片上DSP处理全景的功能单元。实际上,J还有更多的功能单元,可用于更多的处理需求。比如有客户把J6连接更多摄像头,实时实现车前真实场景,识别道路和障碍物,然后将驾驶辅助信息叠加到真实场景中,即增强现实(AR)应用。
最后,J6的优点是电影中有多个功能单元,可以将传统的视频娱乐和人机交互集成到单芯片中。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。两者的区别在于,同一芯片系列,一方面是Android O标准界面,仪器使用了许多单芯片DSP实现其他核,芯片内部隔离硬件单元,相当于传统ARM和GPU核是人机交互Android(安卓)。另一方面,在DSP和ARM Cortex-M4.核上是仪表功能,即使不使用虚拟化,也有保证单芯片硬件层面不受干扰。因为是多功能集成,用户最担心的是硬件之间的相互干扰,比如安卓卡。如何不影响仪器和视觉处理的应用?在这方面,J6通过独特的硬件结构,形成独特有效的解决方案。
总之,J6数字仪表的优点,1.高性能,刷新率为60fps,即使是7万张脸,也有110fps的刷新率。2.独特的芯片架构可以支持传统通用处理器无法企及的安全可靠性需求。3.良好的可扩展性,从经济型到高端型, TI J6.同一套软件和硬件系统可以支持汽车制造商从现在到未来三五年对数字仪器应用的需求。
面向全景及ADAS的TDAx
J6主要是两个家庭, DRAx和TDAx。DRAx主要包括数字仪表、信息娱乐和图形的应用。TDAx主要用于ADAS应用程序历史悠久,包括TDA2和TDA三两个子家族。
以全景为例,亚洲市场的全景发展非常突出,尤其是中国市场。在过去的四五年里,TI在中国投入了大量的地方支持,率先涉足全景领域,如标清时代CVBS在模拟摄像头技术时,TI为中国全景用户提供现有解决方案;从标清到高清市场,TI以累积的全景用户基础,仍在市场上占据领先地位。TI其中一个优点是软件连续性很好。
TDA在整个家庭中,中国的全景市场主要分为三类:
?第一类是高端系列,TDA2/TDA2 Plus(也称TDA2P),目前,行业内一些基于全景的高端全景项目增加了许多识别功能,如APA(自动停车辅助系统),即将传统的自动停车与全景相结合,车辆经过时,APA可自动检测空车位、地面三角形、障碍物或地锁等,并向驾驶员指明车位,一键控制,车辆可自行规划路径并停车。
TDA2P目前,基于全景的复杂图像分析功能平台、全景综合障碍物检测、停车位检测、超声雷达等更适合国内汽车厂的高端车辆TDA2P系列。该TDA2P的2MP(200万像素)环视系统演示还空置了大量的操作资源,可用于开发集成停车识别功能,TDA提供大量的图像分析库和深度学习开发包,视觉应用客户可以在这些核上开发识别算法。
除了2MP除环视外,还融合了超声。今天的停车集成,超声是必须进来的传感器之一。传统的环视系统旋转、图像渲染和车模完全依靠GPU,TI其优点是可以使用多核异构DSP目前行业内很受欢迎adaptive bowl。传统的3D全景,在空间上构建碗形模型。它通常是一个固定的碗,但缺点是当有障碍物时,不同距离的结果会被拉大或缩小。很多时候,终端用户会被它困扰,TDA2P优点在于利用DSP该技术可以动态识别障碍物的距离,并实时生成最合适的模型,这将极大地改变这一困境。
?第二类是性价比高的版本——TDA2E。在过去的两三年里,TI客户已在使用TDA2E传统高清3系列芯片D全景。2017年后,TI中国团队对TDA2E芯片进一步提高了性价比,增加了四路高清行车记录功能。在芯片行业的功能集成在同一芯片价格上,在芯片行业非常领先。在进行四路行车记录功能的同时,3D全景也在运行,分辨率是原始高清分辨率。相比之下,一些后装产品会缩小图像,降低帧率,然后压缩记录;在TDA2E在解决方案中,所有图像尺寸不切割,不降低帧率,同时记录在原四路鱼眼摄像头的基础上, 同时做3D全景环视。
针对中国汽车行业对行车记录日益增长的需求,该行业也被称为CBB,行车记录会越来越法律化,所以TI多通道增加CBB为了帮助用户构建新形式的全景解决方案,可以在未来使用TI为满足未来法律法规或车厂对行车记录的需要,全景系统并直接增加功能。
?TDA3x芯片系列可以实现入门级BOM成本。在TDA在3的全景演示中,在成本上非常有竞争力。因为:1.芯片应用TI独特的硬件加速器,如传统的3D这个芯片不需要变形GPU去做。当芯片没有相对较大的核时,芯片的整体成本会下降,芯片本身的尺寸会更小,功耗也会更低。2.内部也集成了ISP对于外部摄像头来说,技术可以大大节省原有的独立性ISP成本。
综合来看,整个系统的BOM,包括PCB(印刷电路板)(注:TI可以做六层板),会很有优势。TDA3x芯片全景系统,TI可以与合作伙伴提供完整的产品化软硬件方案,可以直接装车看实车效果,目标是方便客户快速产品化。
低功耗优势
功耗是J6的另一个优点。TI芯片具有优异的整体功耗性能,包括信息娱乐和数字仪表。目前,传统壳体结构在实际工程中不需要风扇散热。
那么,J为什么6的功耗能这么低?这还是要回到TI芯片多核架构上。TI将不同的工作分配给最合适的核或最经济的核,并不全部依赖于ARM或者GPU。对于处理器芯片,ARM核和GPU检查温度影响最大,TI芯片内有ISP、DSP,ADAS SoC有图形加速器,功耗很低IP。值得一提的是,在传统计算领域,TI以同样的功耗产生更多的计算能力而闻名。从算力功耗比来看,TI芯片内芯片指标很好。
小结
TI的Jacinto 6是数字仪表、信息娱乐、ADAS等。在TI在提供解决方案的同时,软硬件数据也对所有用户开放,用户无论是软硬件都很容易快速开发。另外J6提供从入门级到资深的高完整性方案。最后,TI在中国投入了大量的本地支持,并根据中国市场的需要推出了一些成本经济产品和解决方案。
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