荣威RX5 MAX版智驾域控制器拆解分析

专栏介绍

《汽车控制器拆解》专栏将分享智能汽车控制器的拆解分析，为读者呈现最新的量产控制器的参考设计及选型方案。

本文和大家一起解密上汽荣威RX5 MAX版域控制器的设计方案。本方案的Tier1是上汽与TTTech的合资公司创时智驾。荣威RX5 MAX拥有3个毫米波雷达、6个全高清摄像头和12个超声波雷达，基于此可实现多达20个左右的智能辅助驾驶的功能。

01 智能驾驶域控制器外观结构

自驾域控制器外壳正面图

自驾域控制器外壳背面图

02 智能驾驶域控制器接口

上图为创时智驾域控制器电源、CAN、GPIO和千兆以太网端子接口图

上图为创时智驾摄像头和天线端子图

03 智能驾驶域控制器PCB板

PCB正面图

PCB背面图

04 智驾域控制器系统组成

创时智驾此款域控制器采用了1颗德州仪器的DRA829作为主控SOC，负责感知、规划等算法实现载体；存储芯片由1颗三星的EMMC芯片和1颗DDR4芯片组成；解串器采用了1颗美信的MAX96718和MAX96722；以太网芯片采用的是恩智浦的JA1101A；电源管理芯片采用的是1颗德州仪器TPS6594、2颗美信MAX20087和1颗德州仪器LM5143；CAN总线驱动芯片采用的是恩智浦的TJA1043。下面将详细解释各芯片的特征及作用。

4.1、SOC芯片

4.1.1、DRV829简介

DRV829 处理器是基于不断发展的 Jacinto™ 7 架构，面向 ADAS 和自动驾驶车辆 (AV) 应用，基于 TI 在 ADAS 处理器市场上十多年的先进地位所积累的广泛市场知识而构建。在以符合功能安全标准为目标的架构中，独特的高性能计算、深度学习引擎、信号和图像处理专用加速器的组合使DRA829 器件非常适合多种工业应用，例如：机器人、机器视觉、雷达等等。DRA829 以业界卓越的功耗/性能比为传统和深度学习算法提供高性能计算，并具有很高的系统集成度，从而使支持集中式 ECU 或独立传感器中多种传感器模式的高级汽车平台实现可扩展性和更低的成本。关键内核包括具有标量和矢量内核的下一代 DSP、专用深度学习和传统算法加速器、用于通用计算的最新 Arm 和 GPU 处理器、集成式下一代成像子系统（ISP）、视频编解码器、以太网集线器以及隔离式 MCU 岛。所有这些都由汽车级安全硬件加速器提供保护。

4.1.2、DRA829在域控制器中的作用

①、感知处理：DRA829通过集成的高性能处理器和数字信号处理器（DSP）可实现多传感器数据的实时处理和融合，用于目标检测、目标识别、车道偏离警告、行人识别等功能。它可以处理来自相机、毫米波雷达、超声波传感器等多种传感器的数据。

②、数据传输和存储：DRA829具备高速数据传输和存储能力，支持多通道高速数据接口如Ethernet、USB、CAN等，用于实时接收和传输传感器数据。此外，TDA4还支持高容量存储设备，可以保存大量的车载数据以进行离线分析和后处理。

③、决策与规划：DRA829配备了高性能的人工智能处理器，可以进行实时的决策与规划。它可以通过深度学习模型对环境进行预测和分析，生成安全、高效的路径规划和动态决策，以实现自动驾驶车辆的导航和行驶控制。

④、安全性保障：DRA829具备多重安全机制，包括硬件加密、蜂窝通信安全、系统完整性检查等功能。它可以确保敏感数据的安全传输和存储，提升自动驾驶系统的安全性能。

4.1.3、特点

处理器内核：

C7x 浮点矢量 DSP，性能高达 1.0GHz、 80GFLOPS、256GOPS
深度学习矩阵乘法加速器 (MMA)，性能高达 8TOPS (8b)（频率为 1.0GHz）
具有图像信号处理器 (ISP) 和多个视觉辅助加速器的视觉处理加速器 (VPAC)
深度和运动处理加速器 (DMPAC)
双核 64 位 Arm® Cortex®-A72 微处理器子系统，性能高达 2.0GHz – 每个双核 Cortex®-A72 集群具有 1MB L2 共享缓存 – 每个 Cortex®-A72 内核具有 32KB L1 数据缓存和 48KB L1 指令缓存
六个 Arm® Cortex®-R5F MCU，性能高达 1.0GHz – 16K 指令缓存，16K 数据缓存，64K L2 TCM – 隔离 MCU 子系统中有两个 Arm® Cortex®-R5F MCU – 通用计算分区中有四个 Arm® Cortex®-R5F MCU
两个 C66x 浮点 DSP，性能高达 1.35GHz、 40GFLOPS、160GOPS
3D GPU PowerVR® Rogue 8XE GE8430，性能高达 750MHz、96GFLOPS、6Gpix/s

存储器子系统：

高达 8MB 的片上 L3 RAM（具有 ECC 和一致性） – ECC 错误保护 – 共享一致性缓存 – 支持内部 DMA 引擎
外部存储器接口 (EMIF) 模块（具有 ECC） – 支持 LPDDR4 存储器类型 – 支持高达 3733MT/s 的速度 – 具有内联 ECC 的 32 位数据总线，数据速率高达 14.9GB/s
通用存储器控制器 (GPMC)
主域中的 512KB 片上 SRAM，受 ECC 保护

功能安全：

以符合功能安全标准为目标（在部分器件型号上） – 专为功能安全应用开发 – 文档有助于使 ISO 26262 功能安全系统设计满足 ASIL-D/SIL-3 要求 – 系统功能符合 ASIL-D/SIL-3 要求 – 对于 MCU 域，硬件完整性符合 ASIL-D/SIL-3 要求 – 对于主域，硬件完整性符合 ASIL-B/SIL-2 要求 – 安全相关认证
计划通过的 ISO 26262 认证
符合 AEC-Q100 标准（以 Q1 结尾的器件型号）

高速串行接口

集成以太网交换机支持（总共 8 个外部端口） – 多达 8 个 2.5Gb SGMII – 多达 8 个 RMII (10/100) 或 RGMII (10/100/1000) – 多达 2 个 QSGMII
最多四个 PCI-Express® (PCIe) 第 3 代控制器 – 每个控制器多达 2 个通道 – 第 1 代 (2.5GT/s)、第 2 代 (5.0GT/s) 和第 3 代 (8.0GT/s) 运行，具有自动协商功能
2 个 USB 3.0 双重角色器件 (DRD) 子系统 – 2 个增强型 SuperSpeed 第 1 代端口 – 每个端口都支持 Type-C 开关 – 每个端口均可独立配置为 USB 主机、USB 外设或 USB DRD

汽车接口：

16 个模块化控制器局域网 (MCAN) 模块，具有完整的 CAN-FD 支持
2 个 CSI2.0 4L RX 和 1 个 CSI2.0 4L TX – 每个通道具有 2.5Gbps RX 吞吐量（吞吐量总共为 20Gbps）

显示子系统：

1 个 eDP/DP 接口，具有多显示器支持 (MST) – HDCP1.4/HDCP2.2 高带宽数字内容保护
1 个 DSI TX（高达 2.5K）
多达 2 个 DPI

音频接口：

12 个多通道音频串行端口 (MCASP) 模块

视频加速：

超高清视频，1（3840 × 2160p，60fps）或 2 （3840 × 2160p，30fps）H.264/H.265 解码
全高清视频，4（1920 × 1080p，60fps）或 8 （1920 × 1080p，30fps）H.264/H.265 解码
全高清视频，1（1920 × 1080p，60fps）或高达 3 （1920 × 1080p，30fps）H.264 编码

框图

4.2、存储芯片

4.2.1、LDDR4-K4FBE3D4HM

K4FBE3D4HM简介

存储容量大小：32GB

读写速度：4266 Mbps

作用：

LPDDR4可提供快速的存储访问速度和高带宽，自动驾驶系统需要实时地感知和分析车辆周围的环境数据，包括图像、雷达数据等。LPDDR4的高速读写能力可以加快数据在存储器和处理器之间的传输速度，从而提高系统的响应速度和实时性能。
LPDDR4具有低功耗的特点。自动驾驶系统需要长时间稳定运行，且通常在嵌入式环境中工作，散热和功耗控制是必不可少的考虑因素。LPDDR4的低功耗设计可以减少控制器的能耗，延长电池寿命，并减少散热问题，提高系统的稳定性和可靠性。
LPDDR4支持高密度存储和大容量内存，自动驾驶系统需要存储和管理大量的地图数据、车辆状态数据、历史控制信息等。LPDDR4的高密度存储能力可以满足这些需求，并保证数据的高速读写和处理性能。

特点

4.2.2、eMMC KLM8G1GETF

KLM8G1GETF-B041简介

存储容量大小：64GB

作用：

此EMMC芯片是用于存储控制器的固件和操作系统的主要介质之一。主控制器的固件和操作系统会被烧录到EMMC芯片中，以便在启动时从芯片中加载。这样可以确保系统的稳定性和一致性，并使控制器能够快速启动。
EMMC芯片还负责存储和管理控制器中的运行代码。自动驾驶控制器需要处理大量的数据和复杂的算法，运行的程序对于实时性和性能要求非常高。EMMC芯片提供了快速的数据读取和写入速度，可以有效地执行控制器的运行代码，并确保控制器的正常运作。
EMMC芯片还用于存储和管理控制器的数据。自动驾驶系统需要实时记录并存储多种传感器数据、地图数据和其他重要数据，以支持实时决策和改进算法。EMMC芯片提供了大容量的存储空间和高速度的数据读写能力，能够满足自动驾驶控制器对数据存储的要求

4.3、加串/解串芯片芯片

4.3.1、美信MAX96722

简介

MAX96722解串器将GMSL2或GMSL1串行输入转换为MIPI CSI-2 D-PHY或C-PHY格式的输出。该设备允许每个链路在进行前向视频传输时同时传输双向控制信道数据。MAX96722可以使用行业标准同轴电缆或STP互连来容纳多达四个远程传感器。每个GMSL2串行链路在正向方向上以3Gbps和在反向方向上以187.5Mbps的固定速率操作。在GMSL1模式下，MAX96722可以与第一代3.12Gbps或1.5Gbps的GMSL1串行器配对，或者与GMSL1中的GMSL2串行器进行高达3.12Gbps的运算模式。

MAX96722支持视频数据的聚合和复制，使来自多个远程传感器的流能够组合并路由到一个或多个可用的CSI-2输出。数据也可以基于虚拟信道ID进行路由，从而使来自单个GMSL输入的多个流能够独立地路由到不同的CSI-2输出。或者，可以使用帧级联将来自多个传感器的数据同步并组合在复合超帧内的单个CSI-2流中。CSI-2接口支持使用C-PHY或D-PHY的2x4通道和4x2通道配置。

特点

框图

4.3.2、美信MAX96718

与MAX96722性能相似，未找到详细芯片手册！

4.4、以太网/交换机芯片

TJA1101简介

TJA1101是一款符合100BASE-T1标准的以太网PHY，专为网关、IP摄像头链路、驾驶员辅助系统和骨干网络等汽车用例而优化。该设备通过两条非屏蔽双绞线提供100Mbit/s的传输和接收能力，支持至少15m的电缆长度。

TJA1101专为汽车坚固性和ISO 26262，ASIL Acompliance而设计，同时将功耗和系统成本降至最低。由于符合ASIL-A标准，已经实施了足够的安全功能，以确保在系统级别满足ASIL要求。

特点

框图

TJA1101的框图如下图所示。100BASE-T1部分包含100BASE-T-1标准中规定的功能块，这些功能块构成了传输和接收信号路径的物理编码子层（PCS）和物理介质附件（PMA）层。MII/RMII接口（包括串行管理接口（SMI））符合IEEE802.3第22条。

为模式控制、寄存器配置、中断控制、系统配置、复位控制、本地唤醒、远程唤醒、欠电压检测和配置控制定义了附加块。定义了许多与电源相关的功能块：用于数字核心的内部1.8V调节器、用于睡眠模式的极低功率（VLP）电源、复位电路、电源监控和禁止控制。

PHY的操作所需的时钟信号在PLL块中生成，从外部晶体或振荡器输入信号导出。

引脚捆扎允许许多默认PHY设置（例如，主或从配置）在通电时进行硬件配置。

4.5、电源管理芯片

4.5.1、TPS6594

TPS6594-Q1具有5个降压转换器和4个LDO且适用于汽车安全相关应用的电源管理IC。

特点

功能框图

4.5.2、MAX20087

MAX20087简介

双/四通道摄像机电源保护器；业界唯一的ASIL级摄像机保护器，通过I2C提供诊断。美信旗下共有4款相机电源诊断芯片：MAX20086、MAX20087、MAX20088、MAX20089。

MAX20086–MAX20089双/四摄像头功率探测器IC为四个输出通道中的每个通道提供高达600mA的负载电流。每个输出都单独保护ed免受对蓄电池短路、对地短路和过电流情况的影响。IC在3V至5.5V电源和3V至15V摄像头电源下工作。在300mA时，输入到输出的电压降仅为110mV（典型值）。

IC提供启用输入和I2C接口，以读取设备的诊断状态。板载ADC能够读取通过每个开关的电流。符合ASIL B和ASIL D标准的版本支持读取另外七个诊断测量值通过ADC，确保高故障覆盖率。

MAX20086–MAX20089分别包括每个输出通道上的超温停机和过电流限制。所有设备的设计环境温度为-40°C至+125°C。

特点