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マインドマップギャラリー車載コンピューティングプラットフォームの設計

車載コンピューティングプラットフォームの設計

車両コンピューティングプラットフォームの設計が解体され、その要素がハードウェアとソフトウェアに従って表示されます。役立つ情報が満載なので、困っている友達はすぐに集めておきましょう！

2024-01-13 15:44:52 に編集されました

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コンピューティングプラットフォーム

概要

プラットフォームのアーキテクチャ

ソフトウェアシステム

アプリケーション層

サポートソフトウェア層

オペレーティングシステム層

ハードウェアシステム

異種分散ハードウェアアーキテクチャ層

ハードウェアインターフェース層

ハードウェアシステムソリューション

従来の X86 ベースの CPU

ARM（Advanced RISC Machine）をCPUコアとしたSoC（System on Chip）

特定の動作に基づく ASIC (Application Specific Integrated Circuit)

コプロセッシングユニット

GPU (グラフィックスプロセッシングユニット)

FPGA (フィールドプログラマブルゲートアレイ)

DSP（デジタルシグナルプロセッサー）

プラットフォームハードウェアシステム

異種分散アーキテクチャ

単一のボードに複数のアーキテクチャチップを統合

アウディ zFAS (MCU、FPGA、CPU)

単一チップに複数のアーキテクチャユニットを統合

NVIDIA ザビエル (GPU、CPU)

ハードウェア構成

一般的な計算機

ARMCortex-A76AE

芯

ASIL-B アプリケーションのパフォーマンスの向上

ロックステップ

ASIL-D アプリケーションの安全性の向上

AI演算ユニット

オプション: GPU、FPGA、DSP、ASIC

モービルアイ Q4

コントロールユニット

従来の車載用 MCU に基づく

インフィニオンオーリックス TC3xx

通信ユニット

センサーデータ通信

センサーデータを収集し、トランシーバーとトランシーバーの単純なシリアル - パラレル変換を実行します。

GMSL (ギガビットマルチメディアシリアルリンク)、車載イーサネット

無線通信

車がクラウドや他の車と対話するために使用されます。

4G、5G、V2X

制御システム通信

車両の最下層を制御するために使用されます

ハードウェアシステム向けの主流ソリューション

テスラ FSD

FPGAチップ

画像信号処理装置ISP

画像処理装置 GPU

ニューラルプロセッシングユニットNPU

中央処理装置CPU

Samsung 14nm FinFET プロセス

FSD マザーボードには 2 つの FSD チップが統合されており、これらは互いに独立しており、冗長性として機能します。

NVIDIA PX ペガサスプラットフォーム

Xavier ユニットが 2 つ含まれています

ザビエル

20 TOPS の演算能力、消費電力 20w

一般的なコンピューティングプラットフォームです

GMSL高速IO

16nm FinFETプロセス

内蔵プロセッサー

ISP（画像信号処理装置）

VPU (ビデオプロセッシングユニット)

PVA (プログラマブルビジョンアクセラレーター)

DLA (ディープラーニングアクセラレータ)

CUDA GPU

CPU

アウディ zFAS プラットフォーム

コアコンポーネント

モービルアイ Q3

NVIDIA TK1

アルテラサイクロン V

インフィニオンオーリックス TC297T

ソフトウェアシステム

必要とする

異種コンピューティングプラットフォームに最適

自動運転システムの機能を実現可能

セキュリティ、リアルタイム、信頼性、拡張性を確保

サブシステム

高性能コンピューティングプラットフォーム

安全なコンピューティングプラットフォーム

ソフトウェアレベル

オペレーティングシステム層

リアルタイムオペレーティングシステム

リアルタイムで分類

ハードリアルタイム

ソフトリアルタイム

コアごとに分類

マイクロカーネル

安定性は高いが、効率は比較的低い。産業用制御や自動運転に最適です。

マクロカーネル

ボードサポートパッケージ

ボードサポートパッケージ、BSP

これは、オペレーティングシステムとさまざまなハードウェアプラットフォームの間の仲介者です。

仮想マシンモニター

導入

ハイパーバイザー、または VMM (仮想マシンモニター)

物理サーバーとオペレーティングシステムの間で実行される中間層ソフトウェア。

特権モードで実行すると、上位層で実行されている複数の仮想マシンを分離して管理し、基盤となるハードウェアへのアクセスを調停し、実際のハードウェアから独立した各ゲストオペレーティングシステムの仮想ハードウェア環境を仮想化するために使用されます。

分類

タイプ1

ハードウェアチップから直接ブートします。良い成果。

タイプ2

基本オペレーティングシステム (Linux) の起動後に開始します。優れた機能性と管理性。

オペレーティングシステムの標準

OSEK

従来の AUTOSAR 推奨規格

POSIX

UNIX のポータブルオペレーティングシステムインターフェイス

Adaptive AUTOSAR 推奨規格

主流のソリューション

ベクトルマイクロサー

Classic AUTOSAR ソリューションのセットです

セキュアなドメインと非セキュアなドメインのハイブリッドアーキテクチャをサポート

TTTech モーションワイズ

クラシック AutoSAR とアダプティブ AutoSAR の両方をサポート

ウィンドドライバー

Adaptive AUTOSAR ソリューションです

リアルタイムオペレーティングシステム: VxWorks

非リアルタイムオペレーティングシステム: WRLinux

サポートソフトウェア層

オートサー

なぜ？

設計は標準化されており、モジュール化されており、統合が簡単です

コンポーネントの構成可能性

ランタイム環境 (RTE) の標準化された設計

標準的なテスト仕様がある

分類

クラシック AutoSAR

主に従来の自動車用ドメインコントローラーに使用されます。

固定ソフトウェア機能と計算の複雑さをハードウェアコンピューティングプラットフォームと密接に結合します。

適応型 AutoSAR

主に実績を誇る自動運転分野で活躍

ソフトウェアアーキテクチャの柔軟性を確保しながら、効果的な通信手段と十分な処理能力を提供します。

クラシック AutoSAR

アプリケーションシナリオ

ユーザーは、ECU および MCU 上で実行されるソフトウェアを深く理解する必要があります。

システムを構築する際には、各タスクの計算時間、タスクの数や種類など、厳しい制約が提示されます。

レベル

レイヤードデザイン

AutoSAR 動作環境

上位層のアプリケーションソフトウェア（SWC）と下位層の基本ソフトウェアを分離

基盤となる基本ソフトウェアとネットワークトポロジ (ソフトウェアコンポーネント間の通信関係) の抽象化を実現します。

下位層が提供する API を利用して機能を実装します。

アプリケーションソフトウェア層 SWC

通話および通信は、RTE が提供する標準インターフェイスを通じて行われます。

基本的なソフトウェア層

サービス層

通信サービス

すべての通信エンティティに対する統合されたカプセル化と通信スケジューリング

メモリサービスメモリサービス

さまざまな種類のメモリをコントローラにカプセル化します。

システムサービスシステムサービス

端末管理、リソース管理、タスク管理などを含みます。

ECU抽象化レイヤー

I/O ハードウェア抽象化レイヤー

さまざまな I/O デバイスチャネルをカプセル化し、サービス層に統合インターフェイスを提供します。

通信ハードウェア抽象化層

CAN、LIN、MOST、その他のチャネルを統合インターフェイスにカプセル化します。

メモリハードウェア抽象化層

オンチップおよびオンボードのメモリリソースの統合パッケージ化。

車両ハードウェア抽象化レイヤー

ウォッチドッグやクロックなど、いくつかの特殊なペリフェラルを ECU 上にカプセル化します。

MCU抽象化レイヤー

I/Oドライバー

ADC、PWMなどのアナログ信号とデジタル信号を接続します

通信ドライバー

SPI、CANなどの通信チップに接続します。

メモリドライバー

フラッシュ、EEPROM、外部マッピングデバイスに接続する

マイクロプロセッサドライバ

上位層のソフトウェア開発が特定のマイクロプロセッサから確実に切り離されるように、上向きに統合されたインターフェイスを提供します。

複雑なデバイスドライバー層

厳しいリアルタイム要件を持つ機器/サブシステムを接続するために使用されます

クロスレイヤー設計モデルを通じて、リアルタイム保証およびその他のメカニズムが基礎となるドライバーに導入され、マルチレベルのソフトウェア呼び出しによって引き起こされる遅延が軽減されます。

ウォッチドッグ（WatchDog）、クロックモジュール（Clock Unit）などに使用できます。

適応型 AutoSAR

アプリケーションシナリオ

さまざまな理由により、ユーザーはソフトウェアシステムに厳しい制約を課すことができません。例: ソフトウェアおよびハードウェアのシステムとアルゴリズムの複雑さの急速な増加、マルチコアシステムの使用など。

レベル

Classic AutoSAR で RTE レイヤーを拡張します。 ARA (適応型アプリケーション向け AutoSAR ランタイム) になる

アプリケーション層