简述下一代汽车总线架构

最近Microchip（美国微芯科技公司）做了一节很有趣的课程，名字叫《Inter-Processor Connectivity for Future Centralized Vehicle Computer Platforms》，在里面给我们比较清晰的展示了下一代汽车的架构。而这次去广州车展，小鹏的工程师表示他们已经迭代到EEA3.0了，让人很诧异，也就是说我之前预估2024-2025年落地的架构（小鹏已经做出来了？存疑），不过我认为下一代架构主要有这么一些特征——

· 区域控制器配合计算中心的架构 Zonal ECUs with centralized compute platform；

· 以太网通信 IP based, Ethernet IVN；

· SOA的架构 Software orientated architecture；

有意思的是，Microchip展示下面这张图也是围绕高清晰度的摄像头来做的，并没有4D毫米波和激光雷达的位置。

图1 越来越清晰的架构

Part 1：以太网的应用

从演进速度来看，我们可以把非标准的所有接车载以太网的控制器都称为“Zonal ECU”，这是因为该控制器在标准化的过程中会进行差异化地集成很多功能。

图2 Zonal ECU的拓扑

以太网的核心目的，已经从之前的域控制器之间的通信，转换为Zonal控制器与集中式计算平台之间的通信。

· 毫米波、激光雷达的Raw Data，前者8T8R的能达到10G+带宽需求，当前也得3G以上，激光雷达稍微小点;

· 摄像头，高清摄像头的应用，广义上的音视频信息流。

图3 以太网的带宽挑战

图4 自动驾驶所需要的带宽是最大的

这么多数据输入给核心平台，也就是中心的计算中转输入数据需要有200Gbps的能力，然后采用热备份的计算中心1和计算中心2之间还要进行数据交互……好了，车载以太网玩不转了，我们还是顺应时代潮流和超算学吧。

图5 所有以太网的挑战，是需要和中央计算机的PCIe总线对接

Part 2：计算平台的通信接口

PCIe® 是满足下一代集中式汽车架构关键性高带宽和超低延迟计算需求的解决方案，这目前是主要的研究方向，我们会发现既然它满足了工业数据中心的高带宽、超低延迟等性能需求，那么拿过来放到汽车上没一点问题。

备注：TI、Rosenberger 和 GG Group 已经为汽车电缆通道拟定了PCIe 规范，越来越多的供应商开始接触这个领域。

PCI E 是一种行业标准的、高性能通用串行I/O芯片对芯片和板对板的互连方式，采用经济高效的低引脚数接口来实现每引脚的最大带宽，优点主要包括——

1） 高带宽点对点互连：传输速率为8 GHz时I/O带宽可扩展至64Gbps；

2） 可扩展带宽：支持来自1-32 PCI Express通道的多个互连宽度；

3） 支持高级功能：电源管理、热交换和热插拔、数据完整性、高级错误记录和报告。

图6 什么是PCIe的接口1

图7 什么是PCIe的接口2

需要注意的是，通过汽车通道实现 PCIe 时需要仔细考虑整个物理互连。完整的端到端通道由汽车电缆通道两端的两个PCB通道组成，包括从TX/RX PHY到相应PCB接头的部分。

图8 PCI e在应用中的用例

图9 直连高请输入的计算平台连接

小结：

其实我们客观来看，比尔盖茨PC时代消费电子和汽车电子泾渭分明的状态已经被完全打破了，现在汽车电子就是在一个低纬度“被人打”，主要打击对象来自手机和超算的工业电子，很难反抗啊。