一种双 SoC 智能座舱域控设计

本文由任广乐，赵帼娟，李立安联合创作

摘要

随着汽车智能化的发展，车联网和智能座舱成为提升用户用车体验的重要环节，智能座舱域控制器就是保证用户用车体验的基础。文章创造性地提出了一种双 SoC 的智能座舱域控制器设计，搭载 NXP i.MX8QXP 和瑞萨H3 两块核心芯片，分别运行仪表系统和娱乐系统，娱乐系统输出视频流到仪表系统，显示为仪表界面的一个窗口， 受仪表系统管理。最终实现在一个融合显示屏上同时显示仪表系统和娱乐系统两个系统的设计。

前言

当代汽车设计中，车联网和智能座舱成为提升用户用车体验的重要环节，而智能座舱域控制器就是保证用户用车体验的基础。传统的汽车设计中，仪表和娱乐系统为相互独立的两个系统，分别由位于驾驶员前方的仪表屏和位于仪表板中央的娱乐屏进行内容呈现。但是随着娱乐系统的内容越来越丰富，为了更好地在车辆行进中为用户提供更好的服务， 需要将一些内容显示到仪表侧，才能保证驾驶员安全地使用， 比如导航信息、来电信息等。另一方面，仪表侧一些功能为了提升体验，也需要借用原本娱乐系统侧的载体来呈现，比如整车的报警声。原本由仪表侧提示报警音由自身布置的蜂鸣器或者小功率小体积扬声器实现，声学起始频率不理想，呈现的声音品质不优秀。而如果仪表侧的报警通过整车音响发声，可给用户带来优秀的听感，同时也可通过 3D 声音设计和整车高品质回放，给用户呈现立体的声音报警信息。因此，将仪表系统和娱乐系统集成整合，域控制器设计应运而生。

域控制器系统，一方面随着硬件性能的大幅提升，相对座舱内任何单一系统的需求都有所盈余。比如传统的仪表设计对运算能力的消耗不超过 5000DMIPS，娱乐系统运算能力不超过 12000 DMIPS 的控制器市场占比也很高。随着 ARM 公司技术架构的快速发展，以及芯片制造领域工艺制程的一系列突破，使得整个芯片行业运算能力大幅提升。如上文讲到，为了提升用户体验又需要让座舱内的各个系统更加融会贯通，交互总线带宽更为宽广。因此，一个硬件平台两个系统运行的虚拟化技术成为当下一个重点推广技术。如图 1 表示一种虚拟化系统设计架构图。

 

图 1 一种虚拟化架构设计

但是由于虚拟化技术本身对硬件资源的占用不可忽略不计，且虚拟化本身也处于成长中，它的稳定性本身影响了其子系统的稳定性，同时各虚拟化方案核心技术团队均在国外， 大概率会面临开发资源控制力薄弱问题。本文试图阐述一种基于双 SoC 的域控制器设计，旨在提升系统稳定性，降低开发难度。

任何技术的进步都不是一蹴而就的，都将经历一个螺旋上升的过程。汽车产品相比消费电子而言，一个重要的特点， 即其严肃性。即使有比较小的几率，由于新技术的引入，导致用户在使用过程中发生了系统卡顿、死机，也有风险酿成比较大的灾难，带来严重的后果。从目前的双控制器、双 SoC、双系统，到单控制器、单 SoC、双系统，中间的过渡阶段就应该是单控制器、双 SoC、双系统。这样既可保证两个系统的稳定性，又因在布置阶段按照单控制器实施，可当虚拟化技术完全成熟落地时，大大减小了升级切换的代价。

1 显示内容融合

传统智能座舱设计中，仪表和娱乐系统往往由独立的两个显示屏进行呈现，如图 2 所示。

但随着汽车市场竞争越来越激烈，各主机厂成本意识越来越强，再加上日渐流行的极简设计风格，逐渐出现了一个“弱化仪表显示，强化娱乐系统显示”的趋势。比如吉利几何系列，长城摩卡系列，均配备比较小尺寸的仪表显示屏。甚至特斯拉Model 3 和M