心智圖資源庫 車載運算平台設計
將車載運算平台的設計拆解,依照硬體和軟體,展示其中的要素。乾貨滿滿,有需要的朋友趕快收藏吧!
編輯於2024-01-13 15:44:52This is a mind map about bacteria, and its main contents include: overview, morphology, types, structure, reproduction, distribution, application, and expansion. The summary is comprehensive and meticulous, suitable as review materials.
This is a mind map about plant asexual reproduction, and its main contents include: concept, spore reproduction, vegetative reproduction, tissue culture, and buds. The summary is comprehensive and meticulous, suitable as review materials.
This is a mind map about the reproductive development of animals, and its main contents include: insects, frogs, birds, sexual reproduction, and asexual reproduction. The summary is comprehensive and meticulous, suitable as review materials.
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計算平台
概述
平台架構
軟體系統
應用層
支援軟體層
作業系統層
硬體系統
異質分佈硬體架構層
硬體介面層
硬體系統方案
基於傳統X86的CPU
以ARM(Advanced RISC Machine)為CPU核心的SoC(System on Chip)
基於特定運算的ASIC(Application Specific Integrated Circuit)
協處理單元
GPU(Graphics Processing Unit)
FPGA(Field-Programmable Gate Array)
DSP(Digital Signal Processor)
平台硬體系統
異質分佈架構
單闆卡整合多種架構晶片
奧迪zFAS(MCU、FPGA、CPU)
單晶片整合多個架構單元
英偉達Xavier(GPU、CPU)
硬體構成
通用計算單元
ARM Cortex-A76AE
分核
提高效能,用於ASIL-B級應用
鎖步
提高安全性,用於ASIL-D級應用
AI運算單元
可選用:GPU、FPGA、DSP、ASIC
MobilEye Q4
控制單元
基於傳統車載MCU
英飛凌Aurix TC3xx
通訊單元
感測器數據通訊
收集感測器數據,進行簡單的收發串並轉換。
GMSL(千兆多媒體串列連結)、車載乙太網
無線通訊
用於車端與雲端、其他車進行互動。
4G、5G、V2X
控制系統通訊
用於控制車輛底層
硬體系統主流解決方案
特斯拉FSD
FPGA晶片
影像訊號處理器ISP
影像處理單元GPU
神經處理單元NPU
中央處理器CPU
三星14nm FinFET工藝
一塊FSD主機板上整合兩塊FSD晶片,相互獨立,作為冗餘。
英偉達PX Pegasus平台
包含兩塊Xavier單元
Xavier
20 TOPS算力,功耗20w
是一款通用運算平台
GMSL高速IO
16nm FinFET工藝
內建處理器
ISP(影像訊號處理器)
VPU(視訊處理單元)
PVA(可程式視覺加速器)
DLA(深度學習加速器)
CUDA GPU
CPU
奧迪zFAS平台
核心元件
MobilEye Q3
NVIDIA TK1
Altera Cyclone V
英飛凌 Aurix TC297T
軟體系統
要求
適用於異構運算平台
能實現自動駕駛系統功能
保證安全性、即時性、可靠性、可擴充性
子系統
高效能運算平台
安全運算平台
軟體層次
作業系統層
即時作業系統
依即時性分類
硬實時
軟即時
按內核分類
微內核
穩定性高,效率相對低。 適用於工業控制、自動駕駛。
巨集內核
板級支援包
Board Support Package,BSP
是作業系統與不同硬體平台的媒介。
虛擬機器監視器
簡介
Hypervisor,或叫VMM(Virtual Machine Monitor)
一種運行在實體伺服器和作業系統之間的中間層軟體。
運行在特權模式,用於隔離和管理上層運行的多個虛擬機,仲裁他們對底層硬體的訪問,為每個客戶作業系統虛擬一套獨立於實際硬體的虛擬硬體環境。
分類
Type 1
直接從硬體晶片啟動引導。性能好。
Type 2
在基礎作業系統(Linux)引導後才啟動。功能性和可管理性佳。
作業系統的標準
OSEK
Classic AUTOSAR推薦的標準
POSIX
可移植作業系統接口,Portable Operating System interface of UNIX
Adaptive AUTOSAR推薦的標準
主流解決方案
Vector MICROSAR
是一套Classic AUTOSAR解決方案
支援安全域和非安全域的混合架構
TTTech MotionWise
同時支援Classic和Adaptive AutoSAR
Windriver
是一套Adaptive AUTOSAR解決方案
即時作業系統:VxWorks
非即時作業系統:WRLinux
支援軟體層
AUTOSAR
Why?
設計標準化、模組化,易於集成
組件可配置化
針對運行環境(Run Time Environment, RTE)進行標準化設計
具有標準的測試規範
分類
Classic AutoSAR
主要用於傳統汽車網域控制器。
將固定的軟體功能、運算複雜度與硬體運算平台進行深層耦合。
Adaptive AutoSAR
主要用於持續矜誇的自動駕駛領域
確保軟體架構靈活性的同時, 提供有效的通訊手段和足夠的處理能力。
Classic AutoSAR
應用場景
使用者需要對ECU、MCU上運行的軟體有深刻的理解。
在建構系統時提出嚴格的約束,例如每個任務的計算時間、任務數量與類型。
層次
分層式設計
AutoSAR運作環境
隔離了上層應用軟體(SWC)和下層的基礎軟體
實現了底層基礎軟體與網路拓撲結構(軟體元件之間的通訊關係)的抽象
依賴下層提供的API來實現功能。
應用軟體層SWC
透過RTE提供的標準介面進行呼叫和通訊。
基礎軟體層
服務層
通訊服務Communication Services
對所有通訊實體進行統一封裝和通訊調度
記憶體服務Memory Services
對控制器各類記憶體進行封裝。
系統服務System Services
包括終端管理、資源管理、任務管理等。
ECU抽象層
I/O硬體抽象層
將不同的I/O設備通道進行封裝並向服務層提供統一介面。
通訊硬體抽象層
將CAN、LIN、MOST等頻道封裝為統一介面。
記憶體硬體抽象層
對片內、板上的記憶體資源統一封裝。
車載硬體抽象層
在ECU上一些特殊外設進行封裝,如看門狗、時鐘。
MCU抽象層
I/O驅動
對接類比及數位訊號,如ADC、PWM
通訊驅動
對接通訊晶片,如SPI、CAN等
記憶體驅動
對接Flash、EEPROM及外部映射設備
微處理器驅動
向上提供統一接口,確保上層軟體開發與特定的微處理器解耦。
複雜設備驅動層
用於對接對即時性有嚴苛要求的設備/子系統
透過跨層設計模式,在底層驅動部署即時性保障等機制,以降低因多層次軟體呼叫所產生的延遲。
可用於看門狗(WatchDog)、時鐘模組(Clock Unit)等
Adaptive AutoSAR
應用場景
使用者因各種原因無法對軟體系統提出嚴格約束, 例如:軟硬體系統和演算法複雜度快速增加、多核心系統的使用等。
層次
對Classic AutoSAR中的RTE層進行擴展, 變為ARA(AutoSAR Runtime for Adaptive Applications)
應用層