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圖1 Jacinto 6 Plus高端數字儀錶展示
•ADAS:TI在此已耕耘十多年,現在更多地投入在從目前的輔助駕駛產品過渡到下一代自動駕駛Level3+所需的處理器。ADAS裏有很多細分的產品類型。
如何在資訊娛樂和數字儀錶方面提高效率?
J6的最大特點是多核異構,是將不同的任務分配到單晶片裏最適合某些特定任務的核上。圖2演示了通過多核異構實現的不同結構的車機解決方案,通過虛擬化技術,1920×1080全高清尺寸的Android O,即安卓資訊娛樂SDK所支持的車載系統。同時單晶片裏集成的是1920×720 3D圖形數字儀錶。
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圖2 J6 Plus數字駕駛艙演示(單Jacinto 6 Plus DRA76x處理器,多操作系統/Hypervisoer)
其難點在於:數字儀錶和採用安卓的資訊娛樂系統用的是不同的操作系統,TI使用硬體虛擬化技術,使它們在操作系統層面隔離,互不干擾和影響,達到安全可靠的保證。
另一個優勢是可以應用 J6裏多核異構的不同的硬體單元,可以集成3D環視功能,在對原有的儀錶和資訊娛樂的介面和交互系統不妥協任何性能的情況下,採用片上另外一些硬體單元實現,例如J6內部集成了ISP(圖像信號處理),在集成攝像頭應用的時候,系統外面的攝像頭模組端可以省掉傳統的ISP晶片,這些都是通過集成在晶片內部的硬體來實現的,所以整體BOM(物料清單)系統成本會大幅下降。
再有,J6不僅集成了全景功能,現在可以集成第五路的攝像頭。眾所周知,全景通常是四路攝像頭,J6用到了片上DSP功能單元來處理全景。實際上,J6還有更多的功能單元,可用於更多的處理需要。例如有客戶把J6接更多的攝像頭,即時地實現車前實景,還對路面、障礙物進行識別,然後把行車輔助資訊疊加到實景上去,這就是增強現實(AR)的一種應用。
最後,J6的優勢是片上有多個功能單元,在做傳統影音娛樂、人機交互的同時,可以集成多種功能於單晶片。J6不僅支持虛擬化技術的系統集成,同時針對中國市場一些車型或車廠的低成本系統集成的需求,通過硬體多核獨特的結構,在不使用虛擬化技術的前提下,提供儀錶和車機等多屏系統集成的方案。兩者區別在於,同樣的晶片系列,一方面是Android O標準介面,儀錶用了很多單晶片上的DSP等其他核來實現,並且晶片內部隔離了硬體單元,相當於在傳統ARM和GPU核上是人機交互的Android(安卓)。另一方面,在DSP和ARM Cortex-M4等核上是儀錶功能,如此即使不採用虛擬化,在單晶片上硬體層面也有互不干擾影響的保障。因為是多功能集成,用戶最擔心的是硬體之間互相干擾,諸如安卓卡頓住了。如何才能不影響儀錶和視覺處理的應用?在這方面,J6通過獨特的硬體結構,形成獨到有效的解決方案。
總之,J6在數字儀錶上的優勢,1.高性能,在做高圖形需求的儀錶應用上,刷新率到60fps,甚至在7萬個面時有110fps的刷新率。2.晶片獨特架構可以支持安全可靠方面的需求,是傳統的通用處理器所不能企及的。3.好的擴展性,從經濟型到高端型, TI J6家族、同一套軟體、硬體體系可支持從現在起到未來三五年內車廠對於數字儀錶應用的需求。
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面向全景及ADAS的TDAx
J6主要是兩個家族, DRAx和TDAx。DRAx主要包括數字儀錶、資訊娛樂和圖形方面的應用。TDAx主要用於ADAS應用,擁有較長的歷史,包括TDA2和TDA3兩個子家族。
以全景為例,亞洲市場的全景發展十分突出,中國市場尤為如此。在過去四五年內,TI在華投入了大量的本土支持,率先涉足全景領域,例如,在標清時代使用CVBS模擬攝像頭技術時,TI已有服務於中國全景用戶的解決方案;從標清切到高清市場時,TI憑藉累積的全景用戶基礎,依然在市場上佔據領先位置。TI的優勢之一是軟體延續性非常好。
TDA的整個家族裏,針對中國的全景市場主要分成三大類:
•第一類是高端系列,TDA2/TDA2 Plus(也稱TDA2P),目前行業裏一些高端全景的專案以及以全景為基礎,增加了很多識別類的功能,諸如APA(自動泊車輔助系統),即要把傳統的自動泊車結合到全景裏,車輛經過的時候,APA可以自動檢測出空車位、地上的三角拴、障礙物或地鎖等,向駕駛員指明車位,通過一鍵控制,車輛可以自己規劃路徑並泊車。
TDA2P目前更多適用在國內車廠的高端以全景為基礎的具備複雜圖像分析功能平臺,全景集成障礙物檢測、車位檢測,超聲雷達等,都用到了TDA2P系列。該TDA2P的2MP(2百萬像素)環視系統演示中還空置大量的運算資源,可用於開發集成車位識別的功能,此外,TDA提供大量的圖像分析庫以及深度學習的開發包,視覺應用的客戶可以在這些核上做識別類的演算法開發。
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此次展示的除了2MP環視以外,還融合了超聲。如今的泊車集成,超聲是必須要進來的感測器之一。傳統的環視系統旋轉、圖像渲染和車模完全依靠GPU,TI的優勢在於多核異構,可以用DSP做目前行業裏頗受歡迎的adaptive bowl。傳統的3D全景,在空間上是構建出一個碗狀模型。通常它是一個固定的碗,但缺點是當有障礙物時,在不同距離的呈現結果會被拉大或被縮小。很多時候終端使用者會為此困擾,而TDA2P的優勢在於利用DSP技術可以動態地識別障礙物的距離,並相應的即時生成最適合的模型,這樣會大大改變了這一困境。
•第二類是高性價比版本——TDA2E。過去兩三年裏,TI客戶已在使用TDA2E系列晶片做傳統高清3D全景。2017年後,TI中國團隊對TDA2E晶片進一步提升性價比,增添了非常強的功能——四路高清行車記錄功能。在相同晶片價位上集成如此多複雜功能,在晶片行業內是很領先的。在進行四路行車記錄功能的同時,3D全景同樣在運行,解析度是原始高清分辨率。作為對比的是,現在一些後裝產品會把圖像縮小,幀率降低,然後壓縮記錄;而在TDA2E的解決方案中,所有圖像尺寸不進行任何裁剪、不降低幀率,在原始四路魚眼攝像頭基礎上同時記錄, 並且同時在做3D的全景環視。
針對中國汽車行業對行車記錄的日益增長的需求,業界也稱CBB,行車記錄會日漸法規化,所以TI增加了多通道CBB的解決方案(如下圖),以幫助用戶構建新形態的全景方案,今後就可以使用TI全景系統並直接增加功能,以滿足未來法律法規或者車廠對行車記錄的需求。
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•TDA3x晶片系列可以做到入門級BOM成本。在TDA3的全景演示中,在成本方面非常具備競爭力。因為:1.該晶片應用了TI獨特的硬體加速器,諸如傳統的3D變形,在這個晶片裏不需要GPU去做。當晶片沒有相對大型的核的時候,整體晶片成本會下降,本身晶片的尺寸會更小,功耗更低。2.內部同樣集成了ISP技術,對於外部攝像頭來講,可以大大省去原來獨立的ISP成本。
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綜合來看,整個系統的BOM,包括PCB(印製電路板)(注:TI可以做六層板),都會非常有優勢。針對TDA3x晶片的全景系統,TI和合作夥伴已經可以提供完整的產品化軟硬體方案,可以直接裝車看實車效果,目標是方便客戶可以快速產品化。
Lattice低功耗優勢
功耗是J6的另一個優勢。TI晶片整體功耗表現優異,包括資訊娛樂和數字儀錶,現在實際專案中靠傳統殼體結構的散熱,無需風扇。
那麼,J6的功耗為何可以這麼低?這還是要回到TI晶片的多核架構上。TI把不同的工作分配到了最適合的核,或者最經濟型的核上,並不全部依靠ARM或者GPU。對於處理器的晶片,ARM核和GPU核對溫度影響最大,而TI晶片內有ISP、DSP,ADAS SoC裏有圖形加速器,這些加速器本身都是非常低功耗的IP。值得一提的是,在傳統計算領域,TI一直以同樣的功耗可以產生更多的算力而著名。以算力功耗比來看,TI晶片的指標是行業裏非常不錯的。
小結
TI的Jacinto 6是當今已經量產的汽車處理器平臺,用於數字儀錶、資訊娛樂、ADAS等。在TI在提供解決方案的同時,還將軟硬體資料面向所有用戶開放,無論是軟體硬體都易於用戶快速開發。另外J6提供高完整度方案,可以適用於從入門級到資深的用戶。最後,TI在華投入了大量的本土支持,並根據中國市場的需要推出了一些成本經濟型產品及解決方案。
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