CN108205279B - 异构多芯片智能驾驶控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异构多芯片智能驾驶控制器，包括：MCU通过以太网信息交互模块和CAN通信模块接收控制车辆智能驾驶所需要的车辆信息，根据第一处理器发送路径规划和驾驶决策控制车辆运行；MCU供电电源模块能能与MCU进行功能安全校验；第一处理器采集维持车辆智能驾驶所需要的车辆信息，将车辆所处场景数字化，并做出路径规划，形成驾驶决策。第一处理器供电电源模块能与MCU通信，能与所述第一处理器进行功能校验；第二处理器接收前视摄像头信息，能支持机器视觉算法，通过机器学习提取维持车辆智能驾驶所需车辆前方交通信息；以及第二处理器供电电源模块、以太网信息交互模块和CAN通信模块。本发明能提高不同电路架构处理器之间的信息交互效率。
Description
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种异构多芯片智能驾驶控制器。
背景技术
近几年，美国、欧洲多国、亚洲多国均对智能驾驶制定了多项相关政策，以促进智能驾驶汽车与现有交通系统的融合，并鼓励智能驾驶技术的发展。
2015年5月，印发的《中国制造2025》将无人驾驶汽车作为汽车产业未来转型升级的重要方向之一。相关的法律法规也已提上日程。
智能驾驶广阔的商业化前景亦受到了资本市场的广泛关注，投资机构、互联网巨头等纷纷与车企、科研机构、创业企业等合作进军该市场。
随着智能驾驶技术的进步，车企、互联网巨头、初创企业纷纷开展智能驾驶车辆的路试。而智能驾驶系统方案基本类似，主要由感知、决策、控制三部分组成。
目前在决策部分，主要存在以下问题：
国内研究团队普遍采用PC工控机作为智能驾驶的控制器，不符合汽车的量产化和环境性能要求；
奥迪已量产了智能驾驶决策控制器ZFAS，但其由于使用了FPGA，制造成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能提高不同电路架构处理器之间的信息交互效率的异构多芯片智能驾驶控制器。
为解决上述技术问题，本发明提供的异构多芯片智能驾驶控制器，包括：MCU、MCU供电电源模块、第一处理器、第一处理器供电电源模块、第二处理器、第二处理器供电电源模块、以太网信息交互模块和CAN通信模块；
MCU，通过以太网信息交互模块和CAN通信模块接收控制车辆智能驾驶所需要的车辆信息，根据第一处理器发送路径规划和驾驶决策控制车辆运行；
MCU供电电源模块，至少满足SO26262ASIL-D级别的功能安全要求，能与MCU进行通信，能与MCU进行功能安全校验；
第一处理器，是该异构多芯片智能驾驶控制器的第一信息融合单元，至少能满足ISO26262ASIL-B级别的功能安全要求，负责车载设备的信息融合，采集维持车辆智能驾驶所需要的车辆信息，所述车辆信息至少包括：环视摄像头信息、车载激光雷达信息、前视摄像头信息和超声波传感器信息；将车辆所处场景数字化，并做出路径规划，形成驾驶决策
第一处理器供电电源模块，能与MCU通信，能与所述第一处理器进行功能校验；
第二处理器，是该异构多芯片智能驾驶控制器的第二信息融合单元，接收前视摄像头信息，能支持机器视觉算法，通过机器学习提取维持车辆智能驾驶所需车辆前方交通信息,将提取的交通信息发送到交通信息发给MCU和第一处理器；
第二处理器供电电源模块，为第二处理器供电；
以太网信息交互模块，具有太网开关功能和延时功能，具有至少2路以太网通信收发器；
CAN通信模块，与车载CAN网络连接。
其中，MCU、第一处理器和第二处理器之间的信息交互通过以太网信息交互模块的以太网开关传输，异构多芯片智能驾驶控制器内部通信之外的高速信号通过异构多芯片智能驾驶控制器的以太网收发器接至以太网信息交互模块的以太网开关，再由以太网信息交互模块的以太网开关按照以太网协议分配给MCU、第一处理器和第二处理器。
其中，以太网信息交互模块的2路以太网通信收发器功能不同，其中一路以太网通信收发器与车载毫米波雷达传感器通信，另一路与整车通信，其中与整车通信的内容包括但不限于高精地图信息、GPS信息、FOTA(空中下载软件升级)信息；
其中，MCU供电电源模块与MCU通过SIP通信，第一处理器供电电源模块与MCU通过SPI或I2C通信。
其中，车辆前方交通信息至少包括障碍物、交通标识。
其中，第二处理器还能通过机器视觉算法从车辆不同位置的摄像头模块拍摄的图像信息中获得车辆所处场信息。
其中，MCU具有32位处理能力，至少6个具有主从模式的SPI模块，至少6个CAN 通信模块，至少1个以太网通信模块。
其中，MCU供电电源模块具有至少2个功能安全指示管脚，MCU供电电源模块与MCU在功能安全校验触发功能安全指示时，MCU供电电源模块能通过第一功能安全指示管脚禁止MCU、以太网信息交互模块和CAN通信模块工作，MCU供电电源模块能通过第二功能安全指示管脚禁止第一处理器、第一处理器供电电源模块、第二处理器和第二处理器供电电源模块工作。
其中，第一处理器具有至少6个CPU内核，CPU内核为ARM内核或MIPS内核，具有至少1个以太网模块，具有至少一个MIPI模组，用于接收环视摄像头信息，具有至少1 个HDMI模组，用于输出视频信号。
其中，第二处理器具有至少4个CPU内核，CPU内核为ARM内核或MIPS内核，具有至少1个以太网模块，具有至少一个MIPI模组，用于接收前视摄像头信号。
其中，以太网信息交互模块具有至少5路通道，该5路通道分别分配给MCU、第一处理器、第二处理器以及2路以太网通信收发器。
其中，CAN通信模块，具有至少6路通道，其2路通道分配给整车网络中的底盘CAN网络、娱乐信息CAN网络，其余四路通道分配给车载毫米波雷达传感器。
其中，当功能安全缺陷发生时，使用第一功能安全指示管脚和第二功能安全指示管脚电平信号翻转具有时间差，第一功能安全指示管脚先进行电平信号的翻转。这样设计能保证在功能安全缺陷发生时首先禁止的是CAN与以太网的信息交互。此种设置能确保系统检测到安全故障时，优先关闭车辆控制通道，使车辆控制优先退出自动控制模式，避免车辆出现非安全的自动驾驶。
本发明的异构多芯片智能驾驶控制器其MCU、第一处理器、第二处理器之间通过以太网连接，实现高速的信息交互，满足智能驾驶所需要的信息高速交互、低延迟、高速判断以及高速执行等要求。本发明MCU负责车辆控制，第一处理器负责信息融合和驾驶决策，第二处理器负责前视摄像头信号处理，各处理器各司其职。这种设计首先能降低成本，不需要各处理器性能完全相同(异构芯片)，根据各处理器所负责工作形成其对应的性能要求。对于处理量要求相对较低的可以选择性能相对较低的异构芯片。假设第二处理器相对第一处理器选择性能相对较低芯片，实现节约成本。其次，在CAN或以太网中传输的是经过收集处理后的信息/信号/控制命令，进而能降低CAN或以太网的负载，提高信息传输速度。
本发明的异构多芯片智能驾驶控制器其MCU供电电源模块MCU供电电源模块具有至少2个功能安全指示管脚(SS1，SS2)；在功能安全指示触发时，第一功能安全指示管(SS1)禁止MCU模块、CAN通信模块和以太网信息交互模块工作，第二功能安全指示管 (SS2)禁止第一处理器及其供电电源模块、第二处理器及其供电电源模块等工作。实现智能驾驶控制器系统的高等级功能安全要求(ISO26262ASIL-D)。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明的整体结构示意图。图2是本发明以太网开关电路一可行实施例的结构示意图。
图3是本发明功能安全控制电路结构示意图。
具体实施方式
如图1结合图2所示，本发明提供的异构多芯片智能驾驶控制器，包括：MCU、MCU 供电电源模块、第一处理器、第一处理器供电电源模块、第二处理器、第二处理器供电电源模块、以太网信息交互模块和CAN通信模块；
MCU，通过以太网信息交互模块和CAN通信模块接收控制车辆智能驾驶所需要的车辆信息，根据第一处理器发送路径规划和驾驶决策控制车辆运行；
MCU、第一处理器和第二处理器之间的信息交互通过以太网信息交互模块的以太网开关传输，异构多芯片智能驾驶控制器内部通信之外的高速信号通过异构多芯片智能驾驶控制器的以太网收发器接至以太网信息交互模块的以太网开关，再由以太网信息交互模块的以太网开关按照以太网协议分配给MCU、第一处理器和第二处理器。MCU具有32 位处理能力，至少6个具有主从模式的SPI模块，至少6个CAN通信模块，至少1个以太网通信模块。
MCU供电电源模块，至少满足SO26262ASIL-D级别的功能安全要求，能与MCU进行通信，能与MCU进行功能安全校验；MCU供电电源模块与MCU通过SIP通信。MCU供电电源模块具有至少2个功能安全指示管脚，MCU供电电源模块与MCU在功能安全校验触发功能安全指示时，MCU供电电源模块能通过第一功能安全指示管脚禁止MCU、以太网信息交互模块和CAN通信模块工作，MCU供电电源模块能通过第二功能安全指示管脚禁止第一处理器、第一处理器供电电源模块、第二处理器和第二处理器供电电源模块工作。当功能安全缺陷发生时，使用第一功能安全指示管脚和第二功能安全指示管脚电平信号翻转具有时间差，第一功能安全指示管脚先进行电平信号的翻转。
第一处理器(CPU①)，是该异构多芯片智能驾驶控制器的第一信息融合单元，至少能满足ISO26262ASIL-B级别的功能安全要求，负责车载设备的信息融合，采集维持车辆智能驾驶所需要的车辆信息，所述车辆信息至少包括：环视摄像头信息、车载激光雷达信息、前视摄像头信息和超声波传感器信息；将车辆所处场景数字化，并做出路径规划，形成驾驶决策。第一处理器具有至少6个CPU内核，CPU内核为ARM内核或MIPS 内核，具有至少1个以太网模块，具有至少一个MIPI模组，用于接收环视摄像头信息，具有至少1个HDMI模组，用于输出视频信号。
第一处理器供电电源模块，能与MCU通信，能与所述第一处理器进行功能校验；第一处理器供电电源模块与MCU通过SPI或I2C通信。
第二处理器(CPU②)，是该异构多芯片智能驾驶控制器的第二信息融合单元，接收前视摄像头信息，能支持机器视觉算法，通过机器学习提取维持车辆智能驾驶所需车辆前方交通信息(至少包括障碍物、交通标识),将提取的交通信息发送到交通信息发给 MCU和第一处理器；第二处理器还能通过机器视觉算法从车辆不同位置的摄像头模块拍摄的图像信息中获得车辆所处场信息。第二处理器具有至少4个CPU内核，CPU内核为 ARM内核或MIPS内核，具有至少1个以太网模块，具有至少一个MIPI模组，用于接收前视摄像头信号。
第二处理器供电电源模块，为第二处理器供电；
以太网信息交互模块，具有太网开关功能和延时功能，具有至少2路以太网通信收发器；以太网信息交互模块的2路以太网通信收发器功能不同，其中一路以太网通信收发器与车载毫米波雷达传感器通信，另一路与整车通信，其中与整车通信的内容包括但不限于高精地图信息、GPS信息、FOTA(空中下载软件升级)信息；以太网信息交互模块具有至少5路通道，该5路通道分别分配给MCU、第一处理器、第二处理器以及2路以太网通信收发器。P0、P1是指2路以太网通信收发器。
CAN通信模块，与车载CAN网络连接，具有至少6路通信线路，其2路通信线路分配给整车网络中的底盘CAN网络、娱乐信息CAN网络，其余四路分配给车载毫米波雷达传感器。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种异构多芯片智能驾驶控制器，其特征在于，包括：MCU、MCU供电电源模块、第一处理器、第一处理器供电电源模块、第二处理器、第二处理器供电电源模块、以太网信息交互模块和CAN通信模块；
MCU，通过以太网信息交互模块和CAN通信模块接收控制车辆智能驾驶所需要的车辆信息，根据第一处理器发送路径规划和驾驶决策控制车辆运行；
MCU供电电源模块，至少满足ISO26262 ASIL-D级别的功能安全要求，能与MCU进行通信，能与MCU进行功能安全校验；
第一处理器，是该异构多芯片智能驾驶控制器的第一信息融合单元，至少能满足ISO26262 ASIL-B级别的功能安全要求，负责车载设备的信息融合，采集维持车辆智能驾驶所需要的车辆信息，所述车辆信息至少包括：环视摄像头信息、车载激光雷达信息、前视摄像头信息和超声波传感器信息；将车辆所处场景数字化，并做出路径规划，形成驾驶决策；
第一处理器供电电源模块，能与MCU通信，能与所述第一处理器进行功能校验；
第二处理器，是该异构多芯片智能驾驶控制器的第二信息融合单元，接收前视摄像头信息，能支持机器视觉算法，通过机器学习提取维持车辆智能驾驶所需车辆前方交通信息,将提取的交通信息发给MCU和第一处理器；
第二处理器供电电源模块，为第二处理器供电；
以太网信息交互模块，具有以 太网开关功能和延时功能，具有至少2路以太网通信收发器；
CAN通信模块，与车载CAN网络连接；
其中，第一处理器和第二处理器是异构芯片，MCU、第一处理器和第二处理器之间的信息交互通过以太网信息交互模块的以太网开关传输，异构多芯片智能驾驶控制器内部通信之外的高速信号通过异构多芯片智能驾驶控制器的以太网收发器接至以太网信息交互模块的以太网开关，再由以太网信息交互模块的以太网开关按照以太网协议分配给MCU、第一处理器和第二处理器。
2.如权利要求1所述的异构多芯片智能驾驶控制器，其特征在于：以太网信息交互模块的2路以太网通信收发器功能不同，其中一路以太网通信收发器与车载毫米波雷达传感器通信，另一路与整车通信，其中与整车通信的内容包括但不限于高精地图信息、GPS信息、FOTA信息。
3.如权利要求1所述的异构多芯片智能驾驶控制器，其特征在于：MCU供电电源模块与MCU通过SPI通信，第一处理器供电电源模块与MCU通过SPI或I2C通信。
4.如权利要求1所述的异构多芯片智能驾驶控制器，其特征在于：车辆前方交通信息至少包括障碍物、交通标识。
5.如权利要求1所述的异构多芯片智能驾驶控制器，其特征在于：第二处理器还能通过机器视觉算法从车辆不同位置的摄像头模块拍摄的图像信息中获得车辆所处场信息。
6.如权利要求1所述的异构多芯片智能驾驶控制器，其特征在于：MCU具有32位处理能力，至少6个具有主从模式的SPI模块，至少6个CAN通信模块，至少1个以太网通信模块。
7.如权利要求1所述的异构多芯片智能驾驶控制器，其特征在于：MCU供电电源模块具有至少2个功能安全指示管脚，MCU供电电源模块与MCU在功能安全校验触发功能安全指示时，MCU供电电源模块能通过第一功能安全指示管脚禁止MCU、以太网信息交互模块和CAN通信模块工作，MCU供电电源模块能通过第二功能安全指示管脚禁止第一处理器、第一处理器供电电源模块、第二处理器和第二处理器供电电源模块工作。
8.如权利要求1所述的异构多芯片智能驾驶控制器，其特征在于：第一处理器具有至少6个CPU内核，CPU内核为ARM内核或MIPS内核，具有至少1个以太网模块，具有至少一个MIPI模组，用于接收环视摄像头信息，具有至少1个HDMI模组，用于输出视频信号。
9.如权利要求1所述的异构多芯片智能驾驶控制器，其特征在于：第二处理器具有至少4个CPU内核，CPU内核为ARM内核或MIPS内核，具有至少1个以太网模块，具有至少一个MIPI模组，用于接收前视摄像头信号。
10.如权利要求1所述的异构多芯片智能驾驶控制器，其特征在于：
以太网信息交互模块具有至少5路通道，该5路通道分别分配给MCU、第一处理器、第二处理器以及2路以太网通信收发器。
11.如权利要求1所述的异构多芯片智能驾驶控制器，其特征在于：CAN通信模块，具有至少6路通道，其2路通道分配给整车网络中的底盘CAN网络、娱乐信息CAN网络，其余四路通道分配给车载毫米波雷达传感器。
12.如权利要求7所述的异构多芯片智能驾驶控制器，其特征在于：当功能安全缺陷发生时，使用第一功能安全指示管脚和第二功能安全指示管脚电平信号翻转具有时间差，第一功能安全指示管脚先进行电平信号的翻转。
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