前言

ECU最早的應(yīng)用是控制發(fā)動機工作，之后便逐漸占領(lǐng)了整個汽車。普通傳統(tǒng)燃油車平均單車搭載ECU的數(shù)量為70個，豪華傳統(tǒng)燃油車因為對座椅、中控娛樂、車身穩(wěn)定與安全等性能要求更高，單車搭載ECU的數(shù)量可達150個，而隨著汽車智能化的加速，自動駕駛、智能座艙、智能底盤上的功能需求越來越多，一臺智能汽車平均單車搭載ECU的數(shù)量已經(jīng)超過了300個。

這些遍布車身的ECU組成的架構(gòu)就叫分布式電子電氣架構(gòu)，每個控制系統(tǒng)采用單獨的ECU，也就是說，在這種架構(gòu)下，單個ECU控制汽車的某一功能，如果要增加汽車功能就必須增加ECU的數(shù)量。但是問題在于，ECU數(shù)量的增加會導(dǎo)致車內(nèi)線路繁雜，車身越來越重，成本大幅上升，不僅難以統(tǒng)一維護，系統(tǒng)升級困難，而且存在算力浪費。所以為了給ECU減負、化繁為簡、解決ECU數(shù)量增多帶來的各種弊端，傳統(tǒng)的分布式架構(gòu)逐漸進化為集中式架構(gòu)，相應(yīng)的域控制器也就應(yīng)運而生了。

所謂域控制器，就是把多個傳統(tǒng)ECU的軟件功能，集中到一個算力很強大的控制器里集中控制，以此來取代傳統(tǒng)的分布式架構(gòu)，這樣的控制器就叫域控制器。

博世把域控制器從功能角度分為了5大類：動力域、底盤域、座艙域、自動駕駛域和車身域，動力域主要集成大小三電等控制模塊，底盤域主要集成懸掛、制動、轉(zhuǎn)向以及安全氣囊等控制模塊，車身域主要集成車身電子元器件，自動駕駛域主要集成外界環(huán)境感知傳感器及定位模塊，座艙域主要集成中控、儀表、HUD、娛樂系統(tǒng)等，所以域控制器中的域，指的是功能域。

構(gòu)成

智能座艙域包括HUD、儀表盤（Cockpit）和車載娛樂信息系統(tǒng)（In-Vehicle Infotainment，簡稱IVI）三個最主要的組成部分。

HUD是非常實用的功能，將ADAS和部分導(dǎo)航功能投射到擋風玻璃上，諸如ACC、行人識別、LDW、路線提示、路口轉(zhuǎn)彎提示、變道提示、剩余電量、可行駛里程等。HUD將很快會演變?yōu)锳R HUD，在L3和L4時代成為標配。

智能座艙核心控制部件是域控制器

傳統(tǒng)座艙域是由幾個分散子系統(tǒng)組成，這種架構(gòu)無法支持多屏聯(lián)動、多屏駕駛等功能，因此催生出座艙域控制器這種域集中式的計算平臺。

智能座艙的構(gòu)成主要包括全液晶儀表、大屏中控系統(tǒng)、車載信息娛樂系統(tǒng)、抬頭顯示系統(tǒng)、流媒體后視鏡等，核心控制部件是域控制器(DCU)。

智能座艙域控制器通過以太網(wǎng)/MOST/CAN，實現(xiàn)抬頭顯示、儀表盤、導(dǎo)航等部件的融合，不僅具有傳統(tǒng)座艙電子部件，還進一步整合智能駕駛 ADAS 系統(tǒng)和車聯(lián)網(wǎng) V2X 系統(tǒng)，從而進一步優(yōu)化智能駕駛、車載互聯(lián)、信息娛樂等功能。

1、智能座艙系統(tǒng)架構(gòu)，功能說明

場景，是做產(chǎn)品設(shè)計的一個關(guān)鍵詞，也是我們理解產(chǎn)品的一個有效方式；

大家想象下，你是駕駛員，從上車發(fā)動，到抵達目睹地停車入庫，可能會操作的：

• 通過大屏/按鍵，開啟空調(diào)；（或者通過語音指令開啟）

• 手機開始導(dǎo)航，并投屏到中控/抬頭顯示；（或者直接車機導(dǎo)航）

• 打開收音機，切換到自己喜歡的電臺

• 到達目的地后，停車入庫過程，開啟全景泊車，倒車入庫；

有了上述信息，加上大家的駕駛經(jīng)驗，應(yīng)該很好理解下圖的智能座艙系統(tǒng)架構(gòu)

一般而言，智能座艙域控制器包括如下功能：

• 車輛和環(huán)境信息顯示功能：中控、儀表、抬頭顯示、流媒體后視鏡等顯示交互

• 娛樂、瀏覽功能：本地和在線的媒體播放、電臺播放等

• 配置、設(shè)置和控制功能：車輛/駕駛信息設(shè)置

• 車內(nèi)監(jiān)測：駕駛員/乘員頭、臉、眼監(jiān)測功能和健康監(jiān)測

• 交互功能：語音交互、手勢控制

• 連接及導(dǎo)航功能：藍牙/WiFi、USB，4G/5G，北斗，GPS等

• 輔助駕駛：環(huán)視、后視、夜視等功能

2、系統(tǒng)框圖及軟件架構(gòu)

我們順著第一節(jié)的系統(tǒng)功能，就比較好進行芯片層面的理解，及域控制器的芯片框圖，如下

簡單說明下：

• 左上角的，可以理解是域控SoC最小系統(tǒng)需要的，包括供電，存儲（eMMC和DRAM），時鐘

• 左下角的則是功能部分，比如WiFi&BT一般選擇雙模模組，通過SDIO和SoC通信；Audio DSP也可以只是Codec + PA，只要用于音頻采集及播放（具體的語音交互邏輯一般云端結(jié)合本地方式處理）；SDCARD則用于保存相關(guān)信息

• 因為域控制器需要和其他ECU通信，比如VCU，比如其他域控制器，一方面SoC中不帶有CAN等通信外設(shè)，一方面本身需要一顆MCU監(jiān)控SoC及系統(tǒng)的狀態(tài)，因此這里一般會配套一套ASIL-B級別的MCU

我們結(jié)合軟件系統(tǒng)，可以加深對系統(tǒng)及硬件的理解，如下，座艙域控制器的軟件系統(tǒng)復(fù)雜程度非常高，軟件開發(fā)人員數(shù)目遠超硬件人員（還不涉及到算法人員）；

• SoC運行Hypervisor，在Hypervisor之上運行兩類操作系統(tǒng)，其中對實時性和安全性要求比較高的安全域模塊跑在QNX或者Linux系統(tǒng)上；對實時性要求不太高、但對生態(tài)要求比較高的娛樂域模塊跑在Android系統(tǒng)上；

• MCU運行AUTOSAR系統(tǒng)，用于CAN/LIN總線的喚醒、通訊以及電源管理等；

3、座艙域控制器主控SoC

4、多款車型座艙域控制器實物拆解

特斯拉Model的域控制器，由兩塊電路板構(gòu)成，一塊是主板，另一塊是固定在主板上的一塊小型無線通信電路板（圖中粉色框所示）。這一塊通信電路板包含了LTE 模組、以太網(wǎng)控制芯片、天線接口等，相當于傳統(tǒng)汽車中用于對外無線通信的T-box

主板采用了雙面PCB 板，正面主要布局各種網(wǎng)絡(luò)相關(guān)芯片，例如Intel 和Marvell 的以太網(wǎng)芯片，Telit 的LTE 模組，TI 的視頻串行器等。正面的另一個重要作用是提供對外接口，如藍牙/WiFi/LTE 的天線接口、攝像頭輸入輸出接口、音頻接口、USB 接口、以太網(wǎng)接口等。

現(xiàn)代Genesis GV60座艙域控制器，被現(xiàn)代稱之為Connected Car Integrated Cockpit即CCIC，無縫連接儀表、中控、HUD、電子倒車鏡。CCIC應(yīng)該使用了QNX的虛擬機，一套硬件拖動中控、儀表和兩個電子倒車鏡。儀表和中控的尺寸都是12.3英寸，與寶馬旗艦iX的座艙設(shè)計頗為近似。

拆開表面一層PCB，實際下面還有一片PCB。

圖片來源：互聯(lián)網(wǎng)

主PCB版正面，英偉達的標記非常醒目，SoC可能是英偉達的Xavier，也可能是Orin的座艙版。SoC周邊4個LPDDR，一個三星的UFS，背面還有一個Spansion的NOR Flash。左邊那個大的芯片可能是博通的以太網(wǎng)交換機。

圖片來源：互聯(lián)網(wǎng)

主板背面，外圍的設(shè)計非常類似奔馳NTG7的設(shè)計，最左邊是兩路視頻輸出，通過MAX92936的GMSL做解串行，這是顆特別的芯片，不是美信的常規(guī)產(chǎn)品，奔馳也有使用，一路輸出到中控屏，另一路將中控屏的內(nèi)容投射到儀表顯示屏。再左邊可能是一個4路全景攝像頭輸入，連接了一個GMSL解串行芯片。再左邊兩路連接器連在一個解串行上，推測可能是儀表視頻輸出，再左邊是駕駛員行為監(jiān)測攝像頭輸入，解串行是MAX96312，也是屬于非標準產(chǎn)品。再左邊可能是A2B音頻總線連接器，由一顆瑞昱的A2B音頻總線芯片連接，最右邊可能是一顆PHY。

圖片來源：互聯(lián)網(wǎng)

電源板正面，中間靠右的芯片可能是MCU，中間靠左靠上的可能是音頻DSP芯片。

5、多款智能座艙域控制器

漢納森智能座艙架構(gòu)以域控制器為核心，包含全液晶儀表、中控屏、驅(qū)動模塊、360全景環(huán)視、倒車攝像頭、主動安全監(jiān)控攝像頭、智能手環(huán)等硬件組成部分。軟件則采用自下而上分層設(shè)計，包含CarNetOS-BIOS、CarNetOS-BSP、CarNetOS-APP等層，以實現(xiàn)軟件接口標準化、規(guī)范化，滿足車規(guī)安全性要求。

布谷鳥AutoCabin-J3-Truck 卡車智能座艙系統(tǒng)解決方案，以其“ACU203集中式域控制器”為基礎(chǔ)，采用車規(guī)級芯片i.MX8QM，支持多系統(tǒng)軟件或硬件分區(qū)技術(shù)，單一CPU驅(qū)動中控多媒體系統(tǒng)、液晶儀表信息系統(tǒng)、休息廂娛樂屏等，外配6個環(huán)視攝像頭、1個前向攝像頭、1個貨廂監(jiān)控攝像頭，接入T-BOX等外圍設(shè)備及車輛信號，為卡車（重卡、輕卡、載貨車、牽引車等）提供新一代集成化的智能座艙系統(tǒng)。