域控制器設計的案例
高性能自動駕駛域控制器的關鍵要素設計
如上兩種數據連接Switch的作用主要有三個方面，其一是確保自動駕駛系統架構有效的實現雙冗余控制，其二是通過如上兩種線路Switch可以更好地實現時鐘同步，其三是通過線路可確保數據傳輸的帶寬足夠支撐整個自動駕駛數據的傳輸。
總結
自動駕駛高端域控制器的設計過程中需要涉及多個方面的內容，其中包含的硬件部分就有芯片、外圍存儲器、MCU車端邏輯控制、數據傳輸控制中介等方面。軟件部分更多的涉及如何在各個芯片內部放置不同的軟件算法模塊，以便在達到預期功能設定的同時更能提升軟件性能要求（這部分主要指軟件功能安全要求）。這兩方面設計要求系統工程師、軟件工程師、硬件工程師相互同理配合才能確保在設計之初能夠盡可能多的滿足后期開發需求。
展開 淺析自動駕駛域控制器及當前發展情況
如何在愈發復雜的線路中，保證數據處理以及網絡安全的最優化成為難題，而用一個或幾個“中央大腦”來操控全車的ECU與傳感器正逐漸成為汽車電子電氣架構公認的未來。
但汽車領域從以零部件為導向的今天，跨越到以系統為導向的未來，仍需要很長的過渡期，而在這期間，以博世、大陸為首的Tier 1企業認為，以域為單位的DCU（域控制器）集成化架構是當前的最佳解決方案。
什么是域控制器？
域控制器（DCU，Domain Control Unit）的概念最早是由以博世，大陸，德爾福為首的Tier1提出，它是為了解決信息安全，以及ECU瓶頸的問題。
根據汽車電子部件功能將整車劃分為動力總成，車輛安全，車身電子，智能座艙和智能駕駛等幾個域，利用處理能力更強的多核CPU/GPU芯片相對集中的去控制每個域，以取代目前的分布式汽車電子電氣架構（EEA）。
域控制器的核心發展是芯片的計算能力快速提升，可以讓公用信息的系統組件，能在軟件中分配和執行，讓軟硬件分立，可實現以足夠的資源快速響應完成客戶需求，具備平臺化、兼容性、集成高、性能好等優勢。
雖然這樣的設計簡化了汽車電子網絡拓撲結構，但由于各種數據的相互融合也帶來了安全隱患。從現有控制器硬件架構看多顆/多核芯片以及冗余架構是域控制器設計主流設計，未來對于域控制器內部的硬件必定要根據功能安全等級劃分為不同類型的功能，根據不同類型的功能分配進入不同功能安全支持的芯片內。
展開 自動駕駛域控制器開發和量產的挑戰
域控制器設計開發和量產落地面臨的挑戰
1） 硬件層面
傳統分布式ECU對接口、功耗或者算力相對來說要求不高，而現在的域控制器集成了更多的功能，需要處理的數據越來越多，所要求的的算力越來越大。因此，域控制器變得更加復雜，需要的電子元器件非常多 。做好內部所有硬件功能安全上的Fail-safe設計是比較有挑戰性的工作。同時，在電磁抗干擾能力、信號完整性層面也面臨很大的難題。
另外，大算力的芯片會產生新的功耗，產生較大的熱量，需要做好尺寸和散熱之間的平衡。
德賽西威副總裁李樂樂告訴九章智駕：“大算力域控制器用到的元器件物料數量要遠超于過去任何車上ECU內的元器件數量。在功能安全方面，需要做好WCCA（最壞情況電路）分析和失效概率分析以及對應的備份設計,在元器件非常多且系統復雜的前提下，要做好它的功能安全設計是非常有挑戰的。
“其次，由于整車本身布置空間比較有限，在充分滿足可靠性、電磁兼容和環境試驗要求的情況下把域控制器的外形設計控制在較小的尺寸范圍內也比較具備挑戰性。
“對于大算力域控制器往往發熱也比較高，目前的主流解決方案都是通過水冷的設計來解決散熱問題。這要求有很強的熱仿真能力，才能做好很精巧的水冷散熱管道方案，同時又能通過軟件監控主要芯片內溫度，并根據這些芯片內溫度來控制水冷系統入水溫度和流速。做好這樣一套溫度監控、入水溫度和流速的控制閉環系統，需要建立一套模型，并做好仿真和測試，避免水冷液過冷或過熱導致控制器內部凝水或無法及時散熱的問題。”
2）軟件層面
如何做好SOA服務化？多個核或者是多個SoC之間如何做好協同通訊、高速計算、算力的部署、實時調度等？
展開 一文梳理整車域控制器的經典五域
以奧地利 TTTech 公司的 zFAS（首次在 2018 款奧迪 A8 上應用）為例, 這款基于德爾福提供的域控制器設計的產品，內部集成了英偉達 Tegra K1 處理器、Mobileye 的 EyeQ3 芯片，各個部分分處理不同的模塊。Tegra K1 用于做 4 路環視圖像處理，EyeQ3 負責前向識別處理。
在自動駕駛技術快速發展背景下，國內外越來越多的 Tier1 和供應商都開始涉足自動駕駛域控制器。
典型自動駕駛域控制器廠商及相應域控制器性能介紹
5.車身域（車身電子）
隨著整車發展，車身控制器越來越多，為了降低控制器成本，降低整車重量，集成化需要把所有的功能器件，從車頭的部分、車中間的部分和車尾部的部分如后剎車燈、后位置燈、尾門鎖、甚至雙撐桿統一連接到一個總的控制器里面。車身域控制器從分散化的功能組合，逐漸過渡到集成所有車身電子的基礎驅動、鑰匙功能、車燈、車門、車窗等的大控制器。
車身域控制系統綜合燈光、雨刮洗滌、中控門鎖、車窗控制；PEPS 智能鑰匙、低頻天線、低頻天線驅動、電子轉向柱鎖、IMMO 天線；網關的 CAN、可擴展CANFD 和 FLEXRAY、LIN 網絡、以太網接口；TPMS 和無線接收模塊等進行總體開發設計。
車身域控制器能夠集成傳統 BCM、PEPS、紋波防夾等功能。從通信角度來看，存在傳統架構-混合架構-最終的 Vehicle Computer Platform 的演變過程。這里面通信速度的變化，還有帶高功能安全的基礎算力的價格降低是關鍵，未來在基礎控制器的電子層面兼容不同的功能慢慢有可能實現。
車身域電子系統領域不論是對國外還是國內企業，都尚處于拓荒期或成長初期。國外企業在如 BCM、PEPS、門窗、座椅控制器等單功能產品上有深厚的技術積累，同時各大外國企業的產品線覆蓋面較廣，為他們做系統集成產品奠定了基礎。
展開 
下一代自動駕駛域控制器系統架構設計
整體來講下一代自動駕駛系統的功能架構總體包含的系統功能列表如下：
平臺化系統架構
下一代自動駕駛平臺化系統架構設計的要點在于做到下幾個典型的控制處理方向。為了滿足功能安全設計要求必須實現控制器、傳感器、通信網絡、執行單元等全部雙冗余。從控制器層面講，實現雙冗余可以通過兩方面來實現，各自具備相應的優缺點。
下一代域控制器架構主要分為如下兩種：
一種是雙域控制器雙芯片，另一種是單域控制器單芯片。兩種設計方式各有優劣，且相應的設計原理主要考慮如下因素：
1）傳感器數據對于各個芯片的連接有何條件？
當兩片Soc的算力足夠時，設計所有傳感器進行雙鏈接，可以完全實現感知數據無遺漏傳輸處理。如果將所有傳感器均連接至雙芯片時，也可能由于兩個Soc的數據源均來自相同的傳感器，可能引發數據同源的風險。
2）是否可以做到真正的數據冗余處理及過程控制，并且可以從硬件安全等級上做到完全的防水、防塵、熱保護、高壓、過電保護等內容？
對于設計單控制器雙芯片來說，在一定程度上，特別是軟件上幾乎可以完全做到冗余保護作用，但是對于由于某些外部環境導致的機械性故障，確是無能為力的。特別是當防水、防塵過程中無法滿足需求時，兩片控制器軍可能失效。這是單控制器雙芯片設計的一大弊端。因此，為了更好的向高等級自動駕駛系統需求兼容，一般會選擇設計雙域控制器雙芯片單獨控制方案。
3）是否可以在數據處理結果中做到相互校驗，安全監測等？
展開 高階整車域控制器的詳細設計方案
隨著智能駕駛技術對于整車智能化程度要求的不斷提升，對其整車的控制能力要求也大幅提升，這一過程推動整車電子電器架構逐漸從分布式架構向集中式專用域控制器架構進行不斷演進和發展，以便提供更加高速、安全、可靠的電子架構。這一過程中，不僅要求智能駕駛功能能夠運行在具有高性能軟件到硬件集成的專用中央域控制器上，同時也要求整車控制這塊也需要運行于穩定性、可靠性極高的中央與控制器上，這樣的中央域控制器不僅需要充當對于整個車身控制的終端，也需要執行包含中央網關、動力、底盤等各域的綜合控制系統端。這也是實現后續作為面向服務開發的前置條件。
本文將針對整車中央域控單元VDC從硬件、軟件設計兩個方面進行詳細的方案設計介紹，以方便對整體控制能力進行詳述。
1.整車域控硬件設計方案介紹
整車域控VDC的設計包含整機設計，具體硬件方案，視頻輸入/輸出，通信鏈路、供電終端、存儲終端。
1、硬件總體設計
從整個整車域控設計思路上講，需要考慮MCU和MPU在整車域控中需要達到一定的功能安全等級前提下，滿足對整車域控的控制能力輸出。此外，設置通用接口GPIO用于對整車其他域控的輸出指令控制（如油門開度、制動開關、輸入喚醒、輸出喚醒等）。設置CAN、ETH、LIN接口用于通信連接分別傳輸不同的數據類型；設置基礎時鐘晶振用于上下電時鐘同步；設置雙路供電電源用于考慮整車域控整體不會因為供電故障導致的失效。
從上圖可以看出，整車域控從功能角度上講就是一個多維度的準集中式中央處理單元，不僅需要執行包含低階行泊車控制功能，還需要執行對整個底盤系統的整體控制，同時也需要承擔中央網關的通信路由轉發等功能。
展開 一文讀懂自動駕駛域控制器
（6）數據處理功能：域控制器可以對車輛傳感器采集的數據進行處理和分析，從而實現車輛的智能化控制和管理。
域控制器的應用
域控制器廣泛應用于自動駕駛汽車、智能交通系統、智能公共交通系統等領域。在自動駕駛汽車中，域控制器已成為了行業內普遍的解決思路，通過將自動駕駛分為多域從而實現更加方便快捷的管理。在各廠家的設計思路上，域控制器的設計也會有多個劃分，不同主機廠會由于設計理念的不同，將汽車的主體功能劃分為幾個不同的域。
如BOSCH將汽車劃分為動力域、車身域、底盤域、座艙域和自動駕駛域，這也是最經典的五域集中式電子電器架構，有些廠家則會在五域集中式電子電器架構的基礎上進一步融合，將動力域、車身域、底盤域集成到車控域控制器，構建車控域控制器、智能駕駛域控制器、智能座艙域控制器三域集中式電子電器架構，如大眾的MEB平臺及華為的CC架構主要采取三域集中式電子電器架構。五域集中式電子電器架構較為完備的集成了L3及以上級別自動駕駛車輛所有控制功能。
應用在自動駕駛領域的域控制器，現如今也越來越普遍，目前已經落地的包括如下應用：
1.
展開 智能駕駛域控制器的軟件架構及實現：軟件架構基礎及問題
這部分在整體的控制器開發中占了非常大的工作量，很多情況下會超過40%，而且跟控制器的可靠性非常相關。
在網絡通訊設備領域，這些往往被稱為管理平面。很多也是 AutoSar AP 提供的基礎能力。實際上無論是 CP AutoSar 還是 AP AutoSar ，除了負責通訊的模塊，其他大部分都是管理平面的能力。
2.3 多個單一功能的 ECU 的協同
如果一輛車上有多種 L2 功能該如何協同工作。下圖是一個簡化的多控制器拓撲示例。
圖10 多個L2 功能控制器加域控制器的拓撲方案
這個拓撲中集成了6個控制器，“全自動泊車系統”“前向智能攝像頭”和“前向毫米波雷達”提供的功能如前面所述。左右角雷達是兩個鏡像的設備，各自獨立運行可以實現“后車逼近告警”，“開門告警”等功能。“駕駛員監控系統”檢測駕駛員的狀態，發現駕駛員疲勞駕駛時可以給出告警，如果駕駛員完全失去行動能力，就通知其它系統嘗試減速靠邊停車。
這個拓撲中有如下要點：引入域控制器連接多個獨立的駕駛輔助功能控制器，域控制器與骨干網連接；駕駛輔助域內多條 Can 總線，避免總線帶寬不夠。
從軟件架構上講，各駕駛輔助控制器獨立運行，自主決定自己的功能開啟和停止。相關控制信號發送給域控制器，由域控制器轉發到動力域。駕駛輔助域控制器要負責對各獨立控制器的控制輸出做出裁決。從域控制器在這里可以起的作用看，由輕到重有各種可能的設計。輕量化的域控制器設計中，域控制器只做簡單的數據轉發，將骨干網上的數據篩選后發送到域內的控制器。將域內控制器的控制信號發送到骨干網。這種方式對域控制器的算力要求不高。
域控制器再多承擔一些工作就可以把其它控制器的實時域部分的計算工作接管過去。比如ACC/AEB/LKA 的規劃控制計算都放在域控制器中進行。
展開 汽車自動駕駛域控制器研究
我們的業務內容有面向座艙域的計算平臺，和面向駕駛域的計算平臺，還有后端汽車數據分析服務。
自動駕駛域控制器
自動駕駛的域控制器，要具備多傳感器融合、定位、路徑規劃、決策控制、無線通訊、高速通訊的能力。通常需要外接多個攝像頭、毫米波雷達、激光雷達等設備，完成的功能包含圖像識別、數據處理等。
由于要完成大量運算，域控制器一般都要匹配一個核心運算力強的處理器，能夠提供自動駕駛不同級別算力的支持，目前業內有NVIDIA、華為、瑞薩、NXP、TI、Mobileye、賽靈思、地平線等多個方案。
但中間也會有一些共性。比如在自動駕駛系統中，算力需求最高的當屬圖像識別部分，其次是多傳感器的數據處理，以及融合決策。
以奧地利TTTech公司的zFAS（首次在2018款奧迪A8上應用）為例, 這款基于德爾福提供的域控制器設計的產品，內部集成了英偉達 Tegra K1處理器、 Mobileye 的EyeQ3芯片，各個部分分處理不同的模塊。
Tegra K1用于做4路環視圖像處理，EyeQ3負責前向識別處理。
域控制具有整車電氣系統實現模塊化的優勢，將功能劃分為單獨的域優勢眾多。這有助于強調各個子系統的功能安全性和網絡安全需求，簡化自動化算法的開發和部署，方便在各個子系統中擴展功能。
在自動駕駛技術快速發展背景下，國內外越來越多的Tier1和供應商都開始涉足這個領域。
1、麥格納（MAGNA）
2017年8月底，麥格納德國首次公布了最新研發的MAX4自動駕駛平臺。
展開 車身域控制器-BCM、DCM、空調控制器
隨著整車發展，電氣架構越來越復雜，為了降低整車成本，減少整車線束復雜度，支持面向客戶的整車功能，車身域控制器擴展算力，能夠兼容傳統BCM功能，同時集成空調算法、門控邏輯、胎壓監控等整車控制策略。
經緯恒潤在車身控制方面有著多年的經驗，多個控制器如BCM、DCM、空調控制器、PEPS、天窗防夾控制器等產品均有豐富的研發、量產經驗。
主要功能
? 外部燈光：遠光燈、近光燈、小燈、轉向燈、前后霧燈、晝行燈、倒車燈、制動燈等
? 內部燈光：室內燈、背光燈、門燈等
? 雨刮洗滌系統、喇叭控制等
? 自動空調控制、門控邏輯、胎壓監控等整車控制策略
? CAN和LIN通訊
? ISO15765診斷
? J1939_DM1診斷
? OSEK/AUTOSAR網絡管理
? BootLoader程序更新功能
? Limphome工作模式
特點及優勢
? 集成私有CAN/LIN網關功能：可擴展總線智能開關和智能執行控制器，降低整車成本，增加整車可擴展的靈活性
? 具有Limphome功能：在MCU失效后，近光燈、位置燈、左右轉向燈、雨刮低速和制動燈仍可依靠開關正常工作，有利于安全行駛
? 可擴展CANFD，提高總線速率，支持OTA下載
? 支持快速原型開發，整車廠可以自定義整車舒適域控制邏輯
經緯恒潤
北京市海淀區知春路7號致真大廈D座6層
郵箱：market_dept@hirain.com
網址：www.hirain.com
展開 商用車車身域控制器
概述
隨著整車發展，電氣架構越來越復雜，為了降低整車成本，減少整車線束復雜度，支持面向客戶的整車功能，車身域控制器擴展算力，能夠兼容傳統BCM 功能，同時集成空調算法、門控邏輯、胎壓監控等整車控制策略。
經緯恒潤在車身控制方面有著多年的經驗，多個控制器如BCM、DCM、空調控制器、PEPS、天窗防夾控制器等產品均有豐富的研發、量產經驗。
主要功能
?外部燈光：遠光燈、近光燈、小燈、轉向燈、前后霧燈、晝行燈、倒車燈、制動燈等
?內部燈光：室內燈、背光燈、門燈等
?雨刮洗滌系統、喇叭控制等
?自動空調控制、門控邏輯、胎壓監控等整車控制策略
?CAN 和 LIN 通訊
?ISO15765 診斷
?J1939_DM1 診斷
?OSEK/AUTOSAR 網絡管理
?BootLoader 程序更新功能
?Limphome 工作模式
特點及優勢
?集成私有 CAN/LIN 網關功能：可擴展總線智能開關和智能執行控制器，降低整車成本，增加整車可擴展的靈活性
?具有 Limphome 功能：在 MCU 失效后，近光燈、位置燈、左右轉向燈、雨刮低速和制動燈仍可依靠開關正常工作，有利于安全行駛
?可擴展 CANFD，提高總線速率，支持 OTA 下載
?支持快速原型開發，整車廠可以自定義整車舒適域控制邏輯
展開 
萬字綜述：域控制器四大支柱
出品 | 焉知
知圈 | 進“域控制器群”請加微13636581676,備注域
域控制器的四大支柱分別是車載以太網、自適應Autosar、高性能處理器和集中式E/E架構。
車載以太網之物理層
車載以太網有兩個核心，一個是車載以太網物理層，另一個是車載以太網協議棧。前者讓車載以太網不同于傳統PC以太網，具備較低的重量和成本、較好的EMI性能和簡單布線。后者讓車載以太網達到車規級的可確定性、高可靠性、低延遲和時鐘一致。
車載以太網OSI模型，資料來源：Marvell
車載以太網標準分兩部分，一部分是最底層的PHY標準，另一部分是鏈路層標準。這兩個標準都以IEEE的標準應用最廣泛。
車載以太網PHY標準主要是制定單對雙絞線標準，傳統以太網與車載以太網最大不同是傳統以太網需要2-4對線，車載以太網只需要一對，且是非屏蔽的，僅僅此一項，可以減少70-80%的連接器成本，可以減少30%的重量。這是車載以太網誕生的最主要原因。同時也是為了滿足車內的EMC電磁干擾。
車載以太網PHY標準分布，資料來源：Marvell
車載以太網野心勃勃，10Base-T1S是試圖取代傳統的CAN網絡的。
展開 域控制器中的SOA
平臺架構升級更便于實現，通過服務設計的方式，能夠有效降低架構升級帶來的復雜度；同時，由于操作系統跨平臺的難度大幅度降低，能夠大幅提升用戶體驗，能夠實現更為便捷的聯網功能，實現不同平臺間的各種APP共享等功能；
通過“服務Hub”區域控制器的引入，各種新功能能夠靈活地與其他域功能，乃至互聯網接口集成，而無需各個控制器各自進行信號到服務的轉換；
一些相對獨立的域開發能夠打破界限，找到新的上限，例如自動駕駛功能不再是電子電氣架構“孤島”，通過區域控制器進行服務互通，可以輕松實現高清地圖的創建、更新及路線預測等功能，便于實現車輛信息的上傳及云端指令的下達。
SOA的應用實例
正如上文提到的，一旦自動駕駛域不再成為電子電氣孤島，那么他的傳感器、雷達、攝像頭都能成為整車功能體驗提升的利器。同時，由于區域控制器ZONE具有服務轉換能力，ADAS計算中心也不需要拖著大量的傳感器，雷達或攝像頭一一連接，只需要簡單從服務中間層直接發起調度請求即可。
展開 淺析自動駕駛域控制器發展趨勢
3）2015 年開始進入智能時代，以大尺寸中控液晶屏為代表率先替代傳統中控，全液晶儀表開始逐步替代傳統儀表，中控屏與儀表盤一體化設計的方案開始出現，少數車型新增 HUD 抬頭顯示、流媒體后視鏡等，人機交互方式多樣化，智能化程度明顯提升。但現階段大部分座艙產品仍是分布式離散控制，即操作系統互相獨立，核心技術體現為模塊化、集成化設計。一芯多屏、多屏互融、立體式虛擬呈現等技術開始逐步普及，核心技術體現為進一步集成智能駕駛的能力。
智能座艙處于智能時代初級階段
目前智能座艙域控制器主要目的是將分別呈現的液晶儀表、液晶中控、HUD、流媒體后視鏡等顯示端進行“功能域”集中統一控制，實現“一芯多屏”等功能。國內外 Tier1廠家紛紛推出智能座艙域控制器產品，包括偉世通的 SmartCore，搭載在廣汽埃安 LX上；德賽西威最新的一芯雙屏座艙域控制器產品，已搭載在奇瑞品牌上；延鋒科技座艙域控制器，已經搭載在智己上等。
車身域控制器，進一步集成 BCM 功能
車身域控制器就是 BCM(Body Control Module)的進一步集成產品，傳統的 BCM 將天窗、車窗、車門鎖、車內燈光、座椅、電動尾門、車燈、雨刮、PEPS（無鑰匙進入和啟動）等功能的控制進行了集成。
展開 底盤域控制器（CDC）
概述
域控制器是汽車電子電器的發展方向，這一點已經得到了業界的廣泛共識。與車身域、自動駕駛域、智能座艙域比較成熟的方案相比，底盤域的起步相對較晚。作為車輛運行過程中安全性、舒適性、穩定性重要載體的底盤，域控制器的解決方案也得到越來越多OEM的重視。
底盤域可集成的功能多樣，常見的有空氣彈簧的控制、懸架阻尼器的控制、后輪轉向功能、電子穩定桿功能、轉向柱位置控制功能等。通過與智能執行器的結合，預留足夠算力的底盤域控制器可以支持集成整車制動、轉向、懸架等車輛橫向、縱向、垂向相關的控制功能。
產品功能
底盤域控制器的產品功能可涵蓋如下方面：
?? 車身高度控制
?? 車身剛度控制
?? 阻尼連續可調減震器控制
?? 后輪轉向控制
?? 轉向管柱位置控制等
在上述功能的基礎上，OEM還可以根據整車架構集成車輛的其他控制功能，比如滿足VDA規范的制動功能、作為車輛Motion Control載體的車輛動態控制功能等。
產品框圖
產品特點
?? 高功能安全等級的MCU方案，預留足夠的空間和算力，便于功能拓展
?? 支持PSI5接口的高度/加速度傳感器
?? 支持AD接口的高度/加速度傳感器
?? 支持PWM接口的高度/加速度傳感器
?? 兼容CDC/MRD閥的驅動
?? 緩沖器電磁閥H橋驅動
?? 緩沖器電磁閥控制回路高精度電流采樣
?? 預留IMU提供6自由度加速度信息
?? 支持100M 以太網
?? 支持CANFD
?? 支持XCP協議
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