作者 | 程序员Kevin
出品 | 汽车电子与软件
专栏先容
《汽车掌握器拆解》专栏将分享智能汽车掌握器的拆剖解析，为读者呈现最新的量产掌握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版域掌握器的设计方案。本方案的Tier1是上汽与TTTech的合伙公司创时智驾。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个旁边的智能赞助驾驶的功能。
#01
智能驾驶域掌握器外不雅观构造
自驾域掌握器外壳正面图
自驾域掌握器外壳背面图
#02
智能驾驶域掌握器接口
上图为创时智驾域掌握器电源、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
智能驾驶域掌握器PCB板
PCB正面图
PCB背面图
#04
智驾域掌握器系统组成
创时智驾此款域掌握器采取了1颗德州仪器的DRA829作为主控SOC，卖力感知、方案等算法实现载体；存储芯片由1颗三星的EMMC芯片和1颗DDR4芯片组成；解串器采取了1颗美信的MAX96718和MAX96722；以太网芯片采取的是恩智浦的JA1101A；电源管理芯片采取的是1颗德州仪器TPS6594、2颗美信MAX20087和1颗德州仪器LM5143；CAN总线驱动芯片采取的是恩智浦的TJA1043。下面将详细阐明各芯片的特色及浸染。
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) 运用，基于 TI 在 ADAS 处理器市场上十多年的前辈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 高性能打算、深度学习引擎、旗子暗记和图像处理专用加速器的组合使DRA829 器件非常适宜多种工业运用，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供应高性能打算，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等汽车平台实现可扩展性和更低的本钱。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、用于通用打算的 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供应保护。
4.1.2、DRA829在域掌握器中的浸染
①、感知处理：DRA829通过集成的高性能处理器和数字旗子暗记处理器（DSP）可实现多传感器数据的实时处理和领悟，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，用于实时吸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剖析和后处理。
③、决策与方案：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方案。它可以通过深度学习模型对环境进行预测和剖析，天生安全、高效的路径方案和动态决策，以实现自动驾驶车辆的导航和行驶掌握。
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、系统完全性检讨等功能。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）
• 具有图像旗子暗记处理器 (ISP) 和多个视觉赞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 – 通用打算分区中有四个 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 和同等性） – ECC 缺点保护 – 共享同等性缓存 – 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 的速率 – 具有内联 ECC 的 32 位数据总线，数据速率高达 14.9GB/s
• 通用存储器掌握器 (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） – 专为功能安全运用开拓 – 文档有助于使 ISO 26262 功能安全系统设计知足 ASIL-D/SIL-3 哀求 – 系统功能符合 ASIL-D/SIL-3 哀求 – 对付 MCU 域，硬件完全性符合 ASIL-D/SIL-3 哀求 – 对付主域，硬件完全性符合 ASIL-B/SIL-2 哀求 – 安全干系认证
• 操持通过的 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
• 集成以太网交流机支持 （统共 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 代掌握器 – 每个掌握器多达 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 个模块化掌握器局域网 (MCAN) 模块，具有完全的 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（吞吐量统共为 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
读写速率：4266 Mbps
浸染：
①、LPDDR4可供应快速的存储访问速率和高带宽，自动驾驶系统须要实时地感知和剖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率，从而提高系统的相应速率和实时性能。
②、LPDDR4具有低功耗的特点。自动驾驶系统须要永劫光稳定运行，且常日在嵌入式环境中事情，散热和功耗掌握是必不可少的考虑成分。LPDDR4的低功耗设计可以减少掌握器的能耗，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。
③、LPDDR4支持高密度存储和大容量内存，自动驾驶系统须要存储和管理大量的舆图数据、车辆状态数据、历史掌握信息等。LPDDR4的高密度存储能力可以知足这些需求，并担保数据的高速读写和处理性能。
特点
•双数据速率架构；每个时钟周期两次数据传输
•双向数据选通器（DQS_t、DQS_c），与吸收器捕获数据时利用的数据一起发送/吸收
•差分时钟输入（CK_t和CK_c）
•差分数据选通器（DQS_t和DQS_c）
•输入正CK边的命令和地址；DQS的两个边缘参考的数据和数据掩码
•每个模具2个通道组成
•每个通道8个内部银行
•DMI引脚：正常写入和读取操作时的DBI（数据总线反转），DBI关闭时用于屏蔽写入的数据屏蔽（DM）
-DBI打开时屏蔽写入的DQ 1的计数#
•突发长度：16，32（OTF）
•突发类型：连续
•读写延迟：请参阅表64 LPDDR4 AC时序表
•每个突发访问的自动预充电选项
•可配置的驱动强度
•刷新和自刷新模式
•部分阵列自刷新和温度补偿自刷新
•写入调配
•CA校准
•内部VREF和VREF培训
•基于FIFO的写/读演习
•MPC（多用场指挥）
•LVSTL（低压摆动端接逻辑）IO
•VDD1/VDD2/VDDQ:1.8V/1.1V/1.1V
•VSSQ终端
•无DLL:CK到DQS不同步
•边缘对齐的数据输出，数据输入中央对齐的写入演习
•刷新率：3.9us
4.2.2、eMMC KLM8G1GETF
KLM8G1GETF-B041简介
存储容量大小：64GB
浸染：
①、此EMMC芯片是用于存储掌握器的固件和操作系统的紧张介质之一。主掌握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同等性，并使掌握器能够快速启动。
②、EMMC芯片还卖力存储和管理掌握器中的运行代码。自动驾驶掌握器须要处理大量的数据和繁芜的算法，运行的程序对付实时性和性能哀求非常高。EMMC芯片供应了快速的数据读取和写入速率，可以有效地实行掌握器的运行代码，并确保掌握器的正常运作。
③、EMMC芯片还用于存储和管理掌握器的数据。自动驾驶系统须要实时记录并存储多种传感器数据、舆图数据和其他主要数据，以支持实时决策和改进算法。EMMC芯片供应了大容量的存储空间和高速率的数据读写能力，能够知足自动驾驶掌握器对数据存储的哀求
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。该设备许可每个链路在进行前向视频传输时同时传输双向掌握信道数据。MAX96722可以利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，可以利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接口支持利用C-PHY或D-PHY的2x4通道和4x2通道配置。
特点
MIPI CSI-2 v1.3输出可配置为2x4通道，1x4车道+2x2车道，或4x2车道
•可选D-PHY v1.2，80Mbps-2.5Gbps/Lane或C-PHY v1.0，182Mbps-5.7Gbps-Lane
•16/32信道虚拟信道支持（D/C-PHY）
•传入数据的灵巧聚合和路由通过CSI-2 VC或帧级联
•数据可以复制并路由到任何CSI端口
•支持RAW8/10/12/16/20、RGB565/666/
888，YUV422 8-/10位格式
•提高传输效率的双像素模式
•CSI-2车道重新分配和极性翻转
•MIPI/GMSL视频PRBS天生器和检讨器
•棋盘格/颜色渐变图案天生器
•原始CSI-2 PRBS天生器
•独立配置所有视频路径和GMSL/CSI-2端口
可独立配置的四路GMSL输入GMSL1/2操作、链路速率和视频格式
•稠浊GMSL1/GMSL2支持
•向后兼容GMSL1串行器
•GMSL1前向链路速率高达3.12Gbps
•3Gbps的GMSL2链路速率（前向）和
187.5Mbps（反向）
•同步和同时支持
非同步摄像机
•实现多个的精确同步
大型相机系统的串行器
•用于链路测试的GMSL PRBS天生器/检讨器
•用于连续诊断的睁眼监视器
•自适应均衡，最多可实现15米同轴
带多个直列连接器的电缆
•兼容50Ω同轴电缆或100ΩSTP
兼容ASIL-B（GMSL2）
•视频水印插入和检测
•掌握信道数据的16位CRC保护
检测到缺点后重新传输
•视频线路数据的可选32位CRC保护
•视频数据存储器的ECC保护
•CSI-2数据流的CRC保护
用于设备配置的并发掌握通道以及与远程外围设备通信
•3个I2C/UART、2个SPI、17个GPIO
•八个硬件可选设备地址
可编程扩频降落EMI
GMSL链路的线路故障监测
64引线9 x 9mm TQFN，带外露焊盘
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/交流机芯片
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、驾驶员赞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供应100Mbit/s的传输和吸收能力，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，同时将功耗和系统本钱降至最低。由于符合ASIL-A标准，已经履行了足够的安全功能，以确保在系统级别知足ASIL哀求。
特点
功能概述
特点
常规
•100BASE-T1 PHY
•总线的MII和RMII兼容接口
•适用于PCB空间受限运用的紧凑型HVQFN 36引脚封装（6×6 mm）
•ISO 26262，符合ASIL-A
针对汽车用例进行了优化
•变送器经由优化，可与非屏蔽双绞线进行电容耦合
•自适应吸收均衡器针对至少15米的汽车电缆长度进行了优化
•增强集成PAM-3脉冲整形，实现低射频发射
•EMC针对MII和RMII优化了输出驱动程序强度
•MDI引脚防ESD至±6 kV HBM和±8 kV IEC61000-4-2
•MDI引脚可防止汽车环境中的瞬态
•MDI引脚不须要外部过滤或ESD保护
•汽车级温度范围为-40°C至+125°C
•符合AEC-Q100标准的汽车产品鉴定
低功率模式
•专用PHY启用/禁用输入引脚，以最大限度地减少功耗
•抑制电压调节器掌握的输出
•符合开放同盟的唤醒观点（环球唤醒支持）
–通过总线进行强大的远程唤醒检测
–PHY级别的唤醒转发
•符合开放同盟的就寝观点
•本地唤醒引脚
•通过SMI访问唤醒
诊断功能
•实时监控链路稳定性和传输数据质量
•电缆故障诊断（短路和开路）
•无间隙电源欠压检测，具有故障静音行为
•用于诊断的内部、外部和远程环回模式
其它
•反向MII模式，用于两个PHY的背靠背连接
•供应3.3 V单电源操作的片上稳压器
•支持数字核心的可选1.8 V外部电源
•差分电缆对的片上终端电阻器
•支持高达16 kB的巨型机架
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吸收旗子暗记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。
为模式掌握、寄存器配置、中断掌握、系统配置、复位掌握、本地唤醒、远程唤醒、欠电压检测和配置掌握定义了附加块。定义了许多与电源干系的功能块：用于数字核心的内部1.8V调节器、用于就寝模式的极低功率（VLP）电源、复位电路、电源监控和禁止掌握。
PHY的操作所需的时钟旗子暗记在PLL块中天生，从外部晶体或振荡器输入旗子暗记导出。
引脚系缚许可许多默认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且适用于汽车安全干系运用的电源管理IC。
特点
特点
功能
符合汽车运用哀求，具有符合 AEC-Q100 标准的下列特性
– 器件的输入电源电压范围为 3V 至 5.5V
– 器件温度等级1：–40°C 至 +125°C 环境事情
温度范围
– 器件 HBM 分类等级 2
– 器件 CDM 分类等级 C4A
符合功能安全标准
– 专为功能安全运用开拓
– 有助于使 ISO 26262 系统设计符合 ASIL-D 的文
档
– 有助于使 IEC 61508 系统设计符合 SIL-3 的文
档
– 系统功能符合 ASIL-D
– 硬件完全性符合 ASIL-D
– 输入电源电压监测和过压保护
– 所有输出电源轨上的欠压/过压监测和过流监测
– 具有可选触发/Q&A 模式的看门狗
– 具有可选级别/PWM 模式的两个缺点旗子暗记监测
(ESM)
– 具有高温警告和热关断功能的温度监测
– 对内部配置寄存器和非易失落性存储器 (NVM) 的
位完全性 (CRC) 缺点检测
低功耗
– 2μA 范例关断电流
– 仅备用电源模式下的范例值为 7μA
– 低功耗待机模式下的范例值为 20μA
五个开关模式电源降压稳压器：
– 输出电压范围：0.3V 至 3.34V（电压阶跃为
5mV、10mV 或 20mV）
– 输出电流：个中一个是 4A，其余三个是 3.5A，
还有一个是 2A
– 四个降压稳压器的灵巧多相功能：单轨的输出电
流高达 14A
– 短路和过流保护
– 内部软启动可限定浪涌电流
– 开关频率为 2.2MHz/4.4MHz
– 可与外部时钟输入同步
三个具有可配置旁路模式的低压降 (LDO) 线性稳压器
– 线性稳压模式下的输出电压范围：0.6V 至 3.3V
（电压阶跃为 50mV）
– 旁路模式下的输出电压范围：1.7V 至 3.3V
– 500 mA 输出电流，具有短路和过流保护
一个具有低噪声的低压降 (LDO) 线性稳压器
– 输出电压范围：1.2V 至 3.3V（电压阶跃为
25mV）
– 300mA 输出电流，具有短路和过流保护
非易失落性存储器 (NVM) 中的可配置电源序列掌握：
– 可配置的电源状态间上电和断电序列
– 电源序列中可包括数字输出旗子暗记
– 数字输入旗子暗记可用于触发电源序列转换
– 可配置的安全干系缺点处理
• 32kHz 晶体振荡器，可输出缓冲式 32kHz 时钟输出
• 具有警报和定期唤醒机制的实时时钟 (RTC)
• 具有一个 SPI 或两个 I2C 掌握接口，且第二个 I2C接口专用于 Q&A 看门狗通信
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供应诊断。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供应高达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形的影响。IC在3V至5.5V电源和3V至15V摄像头电源下事情。在300mA时，输入到输出的电压降仅为110mV（范例值）。
IC供应启用输入和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其余七个诊断丈量值 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定。所有设备的设计环境温度为-40°C至+125°C。
特点
特点
功能
小方案尺寸
多达4个600mA保护开关
3V至15V输入电源电压
3V至5.5V器件事情电源
26V电池短路隔离
可调节限流值(100mA至600mA)
用于更高电流的并联多通道
可选I2C地址
小尺寸(4mm × 4mm)、20引脚SWTQFN和WETQFN封装
高精度
±8%限流精度
0.5ms软启动韶光
0.25ms软关断韶光
0.3µA关断电流
110mV压差@ 300mA
专为安全运用设计
兼容ASIL B/D
短路诊断VBAT/GND
输出过压/欠压诊断
输入过压/欠压诊断
通过I2C读取各路8位电流、输出电压和供电读数
发生故障时自动重试
AEC-Q100认证，-40°C至+125°C事情温度范围
4.5.2、MAX20087
#05
方案本钱预估
芯片
价格
DRA829
700
三星 eMMC5.1 KLM8G1GEUF
18
三星 LPDDR4 K4FBE3D4HM
100
美信 MAX96718F
100
美信 MAX96722
110
NXP 100兆PHY收发器 JA1101A
182
德州仪器 TPS6594
80
美信 MAX20087A
202
NXP TJA1043
154
德州仪器 LM5143
50
此方案硬件本钱在1500旁边！
关于本栏目：
本专栏将持续拆解国内外最新的掌握器方案，包含但不限于智驾、座舱、中心打算、车身域控、底盘域控、动力域控。
为持续地推出热门的掌握器拆解，本专栏将采取众筹的形式，用于购买干系的域掌握器样件。参与众筹的朋友可以点单您感兴趣的掌握器，并得到更详细的拆解报告。
如果您乐意参与众筹拆解，欢迎联系
即将推出的包括：
智驾域掌握器：大疆车载域控、仰望U8域控、空想L8域控
座舱域掌握器：小米SU7、梅赛德斯奔驰E300、极氪007、零跑四叶草
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