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汽車行業有三個明顯的趨勢：向半自動和自動駕駛汽車的演進、數據帶寬不斷增加的云連接的汽車以及汽車電氣化。這些趨勢正推動著車輛架構的變化。當前的車輛架構是數量持續增加的電子控制單元（ECU），其通過低速控制器局域網（CAN）或本地互連網絡（LIN）通信總線連接。但是，此架構存在一些限制。

例如，軟件開發、維護和驗證很復雜。每個ECU都有不同供應商編寫軟件。為使車輛系統有效運行，汽車軟件必須跨系統協調一致。向現有系統添加功能，是一個復雜、緩慢且容易出錯的過程。通過為車輛添加新機能和性能來實現自主性和連接性是很難通過分布式ECU來實現。

半自動和全自動駕駛車輛需要使用多個攝像頭、雷達和激光雷達。在整車范圍傳遞所有原始數據需要許多能夠處理千兆以太網的ECU。處理這些原始數據進而得出結論驅使處理要求和成本的上升。當前，車輛電氣化還需要昂貴的電池，更使其難以保持在系統預算之內。

克服這些挑戰的第一步是將功能集中到功能域，支持對汽車的某個部分或特定功能的操作（例如：HEV/EV操作）。 圖1所示為包含功能域的車輛計算架構的示例。功能域作為網關，通過高帶寬互連到其他域，再通過低帶寬的CAN/LIN和域內的其他ECU互連。減少ECU數量、減少車輛接線數量和減少連接器數量，有助于節省大量成本。將高帶寬數據的處理限制在功能域范圍內，可將其余ECU中傳感器和執行器的復雜性和成本降至最低。僅在功能域中實現軟件功能或應用程序（而非在分布于多個ECU和不同供應商），可實現結構化的軟件開發過程。

圖1：汽車網關車輛計算架構

現在出現了一種新的趨勢，即通過一個由一到三個車輛計算平臺組成的多功能集成的架構，來創建一個軟件定義的車輛。軟件定義車輛的關鍵推動因素，是采用面向服務的架構（SOA）。SOA系統由松散耦合的服務組成，這些服務通常通過網絡，使用簡單的互操作接口與不同功能進行通信。

SOA的一些優點包括硬件獨立性、簡化的測試、更快的部署和跨專業的應用程序開發。關于上一點需要注意的是：由于服務呈現為帶有抽象接口的黑盒，因此無需使用相同的技術甚至是相同的供應商來實現每種服務。

SOA在其他市場上具有悠久歷史，例如網絡服務、軟件即服務和平臺即服務（又名云計算）。一個汽車的例子是提供輪胎壓力信息的簡單ECU。多個應用使用輪胎壓力數據：一個可以是顯示當前車輛信息的人機界面；另一個可以是用于為電動汽車電池管理器提供計量信息的（英里/小時）計算器。可以使用其他硬件供應商來替換輪胎壓力ECU，也可以將其集成到更大的多功能ECU中。由于上游應用使用抽象接口與ECU的服務的連接，因此使用SOA時，它們不受ECU更改或集成到另一個ECU的影響。在輪胎壓力示例中，支持輪胎壓力傳感器系統的組件，可以來自不同的公司或使用不同的傳感技術，因為輪胎壓力數據在較小的ECU中匯總。

車輛計算網關平臺明顯提升了每個平臺的計算需求，可以根據所需的處理要求使用一個或多個SoC。PCIe是高帶寬主干網，用于互連計算SoC和大容量存儲，而千兆以太網是用于從車輛計算平臺到車輛其余部分的高帶寬通信。

TI的DRA829V應用處理器是首款在芯片上集成PCIe交換機的處理器，可在計算處理器之間共享高帶寬數據，以實現更快的高性能處理。集成到DRA829V的PCIe交換機中，可在SoC之間高效地移動數據。無需中央處理單元干預或臨時數據存儲。

由于車輛計算平臺必須能夠管理與車輛其余部分的數據通信，因此DRA829V處理器集成額一個8端口的千兆以太網交換機，用于與外部進行通信，以及用于與車輛其余部分通信的多個傳統車用CAN-Flexible data Rate/LIN接口。

車輛中有部分功能須有功能安全要求。得益于TI 20多年的功能安全設計經驗， DRA829V支持的高安全關鍵功能的混合處理。Lockstep Arm?Cortex?-R5F支持ASIL-D，整個SOC均支持ASIL-B。大量的片上防火墻可避免相互干擾，從而可同時管理關鍵安全性和非安全性功能。圖2比較了典型的車輛計算平臺和使用DRA829V的計算平臺。DRA829V需要一半的組件以節省成本、功耗和物理尺寸。

汽車架構正在不斷發展，以滿足行業趨勢的需求。新興汽車架構使基于SOA的軟件定義的車輛成為可能，這意味著每輛車需要一到三個車輛計算平臺。TI的新型DRA82x處理器系列專為滿足這些要求而設計，可幫助汽車制造商和1級供應商有效開發滿足系統需求和系統成本要求的車輛計算平臺。

審核編輯：金巧