自动驾驶之“芯” - 异构分布硬件架构

 

自动驾驶网联汽车基础平台参考架构包含:自动驾驶操作系统和异构分布硬件架构两部分;

1)自动驾驶操作系统:基于异构分布硬件架构的整体基础框架软件,包含 系统软件 和 功能软件 两部分;

2)异构分布硬件架构:

原因:面向L3及以上等级自动驾驶车辆,现有单一芯片无法满足诸多接口和算力需求,计算基础平台需采用异构芯片的硬件方案;

基本构成:AI单元 + 计算单元 + 控制单元

异构分布硬件架构主要硬件构成

架构硬件主要包括AI单元、计算单元和控制单元三部分;

1)AI单元

特点:采用并行计算架构,并使用多核CPU配置;芯片多用选用GPU、FPGA、ASIC等;

任务:通过加速引擎实现对多传感器数据高效处理与融合,获取用于规划及决策的关键信息;

2)计算单元

特点:采用车规级多核CPU芯片,单核主频高,计算能力强,满足相应功能安全要求;

任务:执行自动驾驶相关大部分核心算法,同时整合多源数据完成路径规划、决策控制等功能。

3)控制单元

特点:控制单元基于传统车控MCU,加载底盘 AUTOSAR平台基础软件;

任务:控制单元MCU通过通信接口与ECU相连,实现车辆动力学横纵向控制并满足功能安全ASIL-D等级要求;

典型异构分布硬件架构示例分析

1、板卡集成多种架构芯片 - 奥迪zFAS

奥迪自动驾驶主控单元zFAS主要异构硬件模块包含:

1)Altera - Cyclone芯片 (FPGA) :负责传感器多源信息融合,自动泊车,预碰撞及传感器数据预处理;

2)Mobileye - EyeQ3 (ASIC):负责前置摄像头图像处理,包括交通标志识别、行人识别、碰撞提醒、车道线检测等;

3)英伟达 - Tegra K1 (CPU + GPU) :负责环视摄像头图像处理;

4)英飞凌 - Aurix TC297T(MCU) :用于交通拥堵控制、辅助驾驶等。

2、系统级芯片SoC -  特斯拉 FSD

特斯拉自动驾驶系统级芯片FSD主要异构硬件模块包含:

1)GPU模块 :主频较高1GHz,较高计算能力约为600GFLPS。

任务:负责图像处理;

2)CPU模块 :采用三组Cortex-A72(4核)CPU架构,共有12核心,较高运行频率为2.2GHz。

任务:负责通用数据处理;

3)NPU模块 :FSD芯片内包含2个NPU,每个NPU中有一个96×96的MAC矩阵,包含了32MB的内置SRAM,整体工作频率为2GHz,计算能力是36.86TOPS。

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