对于这个架构和系统方案的设计,整体上可以看出它是为了满足自动驾驶和智能座舱的一体化需求。多核组合的架构布局、相对主流的存储和网络接口、以及基本的视频处理模块,都指向了满足ADAS(高级驾驶辅助系统)和车内娱乐等功能的设计初衷。
从架构设计理念上来说,系统的整体架构思路应该是“性能与可靠性平衡”,即在一定性能需求下,选择稳定可靠的成熟硬件,以保证系统在不同负载环境下的持续稳定运行。这种设计思路适合实现L2或部分L3级别的自动驾驶功能,同时为智能座舱、娱乐系统等提供基础支撑。
想一想
这套系统采用了8个A78、4个R52、4个A53和3个Dual M7的多核组合,看起来是一种标准的高性能架构,但实际上这并不是很具突破性的设计。8个A78核心虽然能提供较强的计算能力,适合处理ADAS等高负载任务,但在功耗和发热方面可能会成为瓶颈,尤其是在长时间高负载运转时。如果系统没有高效的散热方案,可能会导致热降频,从而影响实际性能输出。此外,A78核心虽强,但面对更复杂的自动驾驶算法(如L4及以上)可能不够用。未来可考虑升级为更高性能的A710或X3架构核心,以进一步提升系统的计算能力。
4个R52核心承担安全监控职责,这是合理的设计,但在面向未来更高级的自动驾驶需求时,R52的性能可能会稍显不足。可以考虑增加高安全等级的专用处理器,比如ARM Cortex-M85系列或RISC-V安全核,以提升整体的容错能力,尤其是处理高频数据时的安全冗余性。
4个A53核心虽然在低负载任务中具备功耗优势,但其性能较低,主要用于后台任务和功耗管理。如果未来需要在车载系统中增加更多智能控制(如智能座舱、实时交互系统等),A53的处理能力将明显不足。建议考虑以A55或更高性能的低功耗核心替代A53,以确保即使在未来增加复杂功能后,系统的功耗和性能仍能保持平衡。
3个Dual M7核心负责实时响应,但数量偏少。未来自动驾驶场景中的传感器数量和类型将大幅增加,特别是毫米波雷达、激光雷达等高精度传感器,这将要求更高的实时处理能力。增加Dual M7或更高效的实时处理器,并支持低延迟的并行计算架构,是提升系统实时性的必要措施。
多核架构的思考
设计思路:选择8个A78、4个R52、4个A53和3个Dual M7核心的组合,表面上看是为了处理不同类型的任务分配。A78核心负责处理高负载运算,A53则是低功耗任务的备用,R52承担安全任务,Dual M7则用于实时控制。这种划分其实是典型的异构计算架构,主要目的在于在有限功耗下最大化不同任务的并行处理能力。
改进建议:这个架构虽然具备一定的任务划分和并行处理能力,但未来自动驾驶任务的复杂性将会进一步提升。为了应对更高的计算需求,考虑到芯片工艺的进步,可以优化为更先进的核心组合,例如加入更高性能的ARM Cortex-X系列或者新的神经网络处理器(NPU),用于AI加速任务。此外,适量增加安全核心的数量也能提高冗余性和故障容错能力。
存储设计的局限
设计思路:LPDDR4 2GB和eMMC 16GB的组合主要考虑的是成本与功耗的控制,在中低端自动驾驶系统中,这种配置足以应对基础ADAS和信息娱乐系统的需求。但存储容量和速度相对有限,适合单一任务、低速传感器数据的处理。
改进建议:未来自动驾驶将需要处理大量的传感器数据(如雷达、摄像头),更高速的存储(如LPDDR5、UFS 3.1)可以显著提高数据吞吐率和系统响应速度。此外,考虑使用混合存储架构,比如UFS + NVMe存储的组合,能有效兼顾数据存储容量与速度,适应更高级别的自动驾驶需求。
网络接口的选择
设计思路:选择100M和1000M以太网是出于对当前车内通信网络的普遍需求考量。这类带宽足以应对当前的ADAS系统和娱乐系统需求。但随着传感器数量和精度的增加,网络带宽会逐渐成为瓶颈。
改进建议:未来设计可以在网口数量和带宽上进一步提升。例如使用多路1000M以太网,并考虑使用车载以太网交换机,甚至直接引入10G以太网接口。这不仅能提升系统内部的数据传输能力,还为未来的V2X通信、外部数据交互等提供保障。
视频处理与传感器融合的支持
设计思路:MAX967128、MAX96789等芯片的选择是为了支持多路摄像头输入和基础视频处理能力,满足L2及部分L3自动驾驶视觉系统需求。不过,这样的硬件在处理高分辨率、多通道视频数据时,可能会遇到带宽不足的问题。
改进建议:在系统中加入AI加速芯片,支持实时图像处理和对象识别,可以显著提升视频处理性能。此外,传感器融合的工作量较大,未来可考虑引入更多的硬件加速单元,例如GPU或VPU(视觉处理单元),这可以减少中央处理器的负担,提高整体处理效率。
电源管理与冗余设计
设计思路:单一路电源管理芯片MAX20087承担了所有的电源分配任务,节省了空间和设计复杂度。虽然能在一定程度上保证稳定供电,但在车载系统(特别是安全性要求较高的自动驾驶系统)中,冗余性是非常重要的。
改进建议:可以考虑增加电源冗余设计,比如双电源备份,当主电源出现问题时能够无缝切换,保证系统的持续稳定运行。尤其是在未来自动驾驶普及的情况下,电源模块的冗余性会变得更加关键。
扩展接口的未来需求
设计思路:MINI DP和UFS接口满足了基本显示需求和高性能存储需求,适合用于普通的ADAS和智能座舱应用场景。
改进建议:随着车内显示屏数量和分辨率的提升,未来可能需要更高带宽的显示接口(如HDMI 2.1或更高版本的DisplayPort)来实现多屏互动。此外,UFS接口虽然可以提升存储速度,但在存储需求日益增加的情况下,引入NVMe SSD等高带宽存储方案也许会是更好的选择。
总体评价与未来展望
总的来说,这套系统架构具有一定的可扩展性,适用于当前的入门级自动驾驶和智能座舱应用。它在性能、功耗和成本上做了平衡,是一个面向成本优化的设计。架构中各模块的组合也考虑到了典型的车载应用需求,包括异构计算、多任务支持、基本的冗余等。
然而,面对未来L4及以上的自动驾驶需求,这种设计会逐渐显得力不从心。未来设计应更加注重性能冗余、传感器数据处理、网络带宽和电源的可靠性,以应对自动驾驶系统对实时性和安全性的更高要求。此外,考虑加入AI加速模块,增强系统在视觉处理和数据分析方面的能力,是使系统更具前瞻性的关键措施。
总结:在未来的自动驾驶系统设计中,除了基础性能的堆砌,还需要关注各模块间的协同工作与拓展性。当前架构如果能够在计算能力、存储、网络带宽、电源管理和扩展接口等方面进行优化,将更有可能在未来的自动驾驶市场中脱颖而出。