ADAS/AD控制器模块开发04 - 软件架构设计及需求定义

Architecture decomposition from SYS to SW：

系统架构向软件架构的过渡框图

 

一、Host 软件架构

Host作为主芯片，包含很多general的系统Building Blocks，对应的SW-layer，也存在不少相似的模块组成，例如：Power Mode Manager（电源模块管理者）、Voltage Range Monitor （电压监控者）、Vision Output Processing （视觉输出处理）、EDR（事件数据记录器）、Feature Models（功能Simulink模型）、Feature Switch（功能开关处理）、High Side/Low Side Driver（高边/低边驱动）、Heater Control & FET Protection Strategy（加热控制及场效应管的保护策略）、VCAN Interface Handler（车辆CAN接口处理者）、SPI Communication（SPI通信）、Diagnostic（诊断）、Configuration & Calibration & Tuning Files（配置/标定模块）、Keep-Alive Memory Manager（KAM管理者）、Memory Management（内存管理）、MCU常见软件机制的实现（如数据写保护、NVM、晶体与晶振等）。以下针对几个较为重要的模块进行详细展开。Host软件架构图如下：

图1 Host芯片的软件架构

 

• Vision Output Processing

视觉输出处理模块，包括了温度处理模块、遮挡探测模块、Feature与Host-SW之间参数的Mapping模块（Feature接口）、Host与EyeQ3之间关于Feature参数的Mapping（Feature的SPI接口）、TSR Feature等；

a. 温度处理模块：板上温度传感器的对应温度直方图信息要存储在NVM中（NVM的DataFlash部分，不能存在CodeFlash中）；且数据可以通过UDS诊断服务（PID-ECU Internal Temp）读取；温度采样周期一般120秒；一般温度状态有三个等级，Normal正常、HighTemp高、OverTemp过高。

b. 遮挡探测模块：遮挡算法会持续的探测传感器是否被遮挡；一旦被遮挡，算法会持续探测clear scene，即探测遮挡物什么时候被移除。算法初始化后，会默认进入未遮挡状态；对于摄像头传感器，一旦探测到被遮挡，就会触发加热功能来尝试解决遮挡条件（霜、雾等）；如果加热仍旧不能解决遮挡问题，那么Host-SW会disable相关的视觉Features。同时，要提醒驾驶员传感器被遮挡的状态。

图2 Blockage相关参数

 

图3 Blockage相关参数 辅表

 

c. Feature接口：feature接口需要具备检测来自传感器层的状态。该模块需要检测的状态包括：RadarSystemNotOperational、VisionSystemNotOperational、RadarAlignmentOutOfRange、VisionAlignmentOutOfRange、RadarBlockageDetected、VisionBlockageDetected、SensorDataUpdating、CommunicationError、RadarExternalConditionsNotOK、VisionExternalConditionsNotOK、RadarAlignmentIncomplete、RadarAlignmentNotStarted、VisionAlignmentIncomplete、VisionAlignmentNotStarted。

d. Feature的SPI接口：有些SPI signals可以与feature signals直接mapping，但是还有一些signals需要在host-sw中做些转换与处理才能mapping到features中；这些接口中，与刹车使能相关的几个信号的功能安全要求非常高，因此需要做好以下两项措施：1）刹车使能相关信号的checksum（总和校验码）有效性验证；2）RollingCounter（滚动计数）有效性验证。除了刹车信号外，SPI接口还有一些配置信息需要设置，例如：变速箱类型（手动/自动）、AHBC自动远光灯控制功能的交通类型（靠左行驶还是靠右行驶，这是为了inhibit对于无来车侧的探测，例如在中国车辆靠右行驶，那么对向来车都在左边，右前方就不需要detection）。除了可以配置交通类型外，也可以根据视觉感知来检测识别交通类型，即检测左右两侧车流的车速，假如检测到的情况是: 右边车流车速有同向行驶的（RangeRate为正或RangeRate为负，且负值的RangeRate大于一定值，这里假设一个数，-30m/s），也有对向行驶（RangeRate < -30m/s），而左边车流的车速始终为同向行驶的（-30m/s < RangeRate < Max RangeRate Detection value），且这种状况满足了一定时间要求，那么就可以判断车辆是靠左行驶的。因为左边车流都是同向行驶，而右侧同向行驶时，因为在右边也有同向车道，但是右侧更远的位置因在对向车道，所以能检测出很多对向来车。

e. TSR Scene Separation：TSR功能在Vision Output Processing模块中，需要有一个配置参数，用来配置速度的单位，是kph还是mph。

 

• EDR

EDR的Trigger（触发）条件有：AEB紧急制动事件发生时，要记录；发生碰撞事件时要记录。EDR的数据要保存在NVM中的Dataflash中。EDR记录的事件要包含6秒钟的信息，其中包括Trigger时间点前两秒和Trigger时间点后4秒。

EDR的Ring-Buffer：RingBuffer（循环缓冲区）需要在NVM中实现，用于循环存储data和Images。RingBuffer需要设计足够的存储空间，用来保存至少一次pre-trigger（预触发）记录。若后续有新增pre-trigger记录，则覆盖原记录，只保存最新记录。且对于以下几个参数的信息，新record复写旧record之间要停顿20个IGN以上的点火周期，才允许复写，他们分别是：EDRTriggerEvntSync、RstrnImpactEvntStatus、RstrnImpactEvnt

以下是FCW/AEB的EDR常见存储信息：

图4 FCW/AEB常见EDR信息

 

图5 FCW/AEB常见EDR信息2

 

图5 FCW/AEB常见EDR信息3

 

以下是LDW/LKA的EDR常见存储信息：

图6 LDW/LKA常见EDR信息1 图7 LDW/LKA常见EDR信息2

 

图8 LDW/LKA常见EDR信息3

 

图9 LDW/LKA常见EDR信息4

 

图10 LDW/LKA常见EDR信息5

 

图11 LDW/LKA常见EDR信息6

 

另外，一旦Host的EDR触发，也需要通过SPI通知到VFP。VFP会基于当前全局实际时间，将一帧图片存储在NVM中。该方式只支持EyeQ3，不支持EyeQ3Lite。

 

• Feature Models 功能模型

支持双盒模式（Two-Box Mode），即通过DID可设置一个开关量，在等于0时代表Normal模式：feature model在ADAS-ECU的Host中运行，并通过VCAN输出信号；在等于1时代表Autobox模式：禁止host的feature model向VCAN上发消息，避免与Autobox发出的消息冲突。

 

• VFP Mode Manager

VFP有4中模式：Vision Application Mode、Target Auto-Calibration Mode、Service-Station Mode和Diagnostic Mode。

其中Vision Application Mode视觉应用模块，是默认的正常工作模式；

Target Auto-Calibration Mode即EOL下线标定模式；

Service-Station Mode即4S店标定模式；

Diagnostic Mode即诊断模式。

 

• SPI通信

Host 在检测到SPI timeout（超时）后应该等待500ms，仍无响应，再重置EyeQ3芯片。

SPI消息包括以下几类：

Vehicle Independent Calibration Parameters

Vehicle Dependent Calibration Parameters

Vision Drive-Cycle Parameters

AHBC/TAC/SPC Parameters

Vision Obstacle Parameters

Delphi VFP SW Parameters

CWMP VEH STATE MSG （CWMP即为Host MCU）

CWMP CONTROL MSG

 

二、General Software Requirement

1. Memory Management 内存管理

Flash的Memory Map如下图

图12 LDW/LKA常见EDR信息6

 

a. Application Memory: 支持ICAN标定（Instrumentation CAN Calibration），且在标定过程中，需要disable掉checksum的检查。因为checksum在官方标定版本释放后是固定值，标的过程中一定会改一些参数，造成checksum的改变，如果继续做周期检查，肯定会报错，因此需要disable掉。

b. Calibration Memory：Host应该包括三个local配置标定块儿，即SWP1、SWP2和SWP4.这些local的配置标定块儿中，应该包含hardware和vehicle variants信息。对于这些memory的刷写，无需重新编译APP code。

 

2. MCU的需求：

数据写保护：所有的NVM数据应该有三个副本。即便一部分数据被改写，仍旧可以通过其他副本（最近版本）来恢复。副本的有效寿命为20ms。