CN114218143A - 汽车集成芯片、控制系统及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车集成芯片、控制系统及汽车，汽车集成芯片包括：主控模块，包括主控单元和多个接口，主控单元用于控制数据进出；第一计算模块，与多个接口中的第一接口连接，用于处理一部分高级辅助驾驶系统的计算操作；以及扩展模块，与多个接口中的第二接口连接，用于处理扩展功能的计算操作或与外部通信或实现备份操作，多个接口中的每个接口与之连接的芯片所传输的数据类型匹配。提升了汽车集成芯片的可扩展性，且不会大幅度增加汽车集成芯片中的逻辑使用量。

Description

汽车集成芯片、控制系统及汽车
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域，具体涉及一种汽车集成芯片、控制系统及汽车。
背景技术
经济和科技的迅猛发展之下，消费者对汽车功能的要求越来越多样化。为了满足驾驶自动化、休闲化、顺畅化等要求，车载芯片的种类越来越多，例如包括高级辅助驾驶集成芯片、车载信息娱乐集成芯片、通信芯片等。
其中，高级辅助驾驶集成芯片包括多种类，每个分类的神经网络处理器的算力不同。目前的高级辅助驾驶芯片中的所有类都集成在一起，较大的算力要求会导致高级辅助驾驶芯片内的逻辑使用激增。并且为了通过汽车认证标准，还需要增加双备份设计，导致目前的高级辅助驾驶芯片的体积较大且逻辑复杂。高级辅助驾驶芯片中一旦出现单一的错误，会使得周边的功能单元报废，降低了产量，导致目前的高级辅助驾驶芯片的扩展性极差。因车载芯片通常一旦被采用，其方案通常都会有较长的生命周期，因此目前的车载芯片在整个生命周期内都很难再次获得硬件升级的可能性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可扩展的汽车集成芯片、控制系统及汽车。
根据本公开第一方面，提供了一种汽车集成芯片，包括：
主控模块，包括主控单元和多个接口，所述主控单元用于控制数据进出；
第一计算模块，与所述多个接口中的第一接口连接，用于处理一部分高级辅助驾驶系统的计算操作；以及
扩展模块，与所述多个接口中的第二接口连接，用于处理扩展功能的计算操作或与外部通信或实现备份操作，
其中，所述多个接口中的每个接口与之连接的芯片所传输的数据类型匹配。
可选地，所述扩展模块为网关模块，用于与外部通信，所述第二端口为通信网络接口。
可选地，所述主控模块中还包括：
第一处理单元，用于处理车载信息娱乐系统的计算操作。
可选地，所述扩展模块为第二计算模块，用于处理另一部分高级辅助驾驶系统的计算操作，所述第二端口为数据传输接口。
可选地，所述第二计算模块与所述第一计算模块还实现互相备份的操作。
可选地，所述主控模块还包括：
安全单元，用于控制整个所述汽车集成芯片的上电操作和初始化操作，以及对双备份的计算操作做仲裁判决。
可选地，所述第一计算模块包括安全单元，对所述第一计算模块中的数据进行校验，并将校验结果传送至所述主控模块的安全单元中，和/或所述第二计算模块包括安全单元，对所述第二计算模块中的数据进行校验，并将校验结果传送至所述主控模块的安全单元中。
可选地，还包括：
第一存储模块，与所述多个接口中的第三接口连接，用于存储所述主控模块的数据；以及
第二存储模块，与所述第一计算模块连接，用于存储所述第一计算模块的数据。
可选地，还包括：
第三存储模块，与所述多个接口中的第四接口连接，用于存储所述主控模块的数据；以及
第四存储模块，与所述多个接口中的第五接口连接，用于存储所述第一计算模块和所述第二计算模块传输至所述主控模块中的数据。
可选地，所述第一计算模块连接的所述第一接口为计算快速互连接口或者加速器缓存一致互连接口，所述第二计算模块连接的所述第二接口为计算快速互连接口或者加速器缓存一致互连接口。
根据本公开第二方面，提供了一种汽车控制系统，包括：如上述所述的汽车集成芯片。
根据本公开第三方面，提供了一种汽车，包括：如上所述的汽车控制系统。
本发明中，汽车集成芯片中的主控模块包括多个接口，多个接口中的每个接口与之连接的芯片所传输的数据类型匹配，进而与主控模块连接的第一计算模块用于处理一部分高级辅助驾驶系统的计算操作，与主控模块连接的扩展模块用于处理扩展功能的计算操作或与外部通信或实现备份操作，在不改变其他芯片的情况下提升了汽车集成芯片的可扩展性，且不会大幅度增加汽车集成芯片中的逻辑使用量。
应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
图1示出根据本公开第一实施例提供的汽车集成芯片的结构示意图；
图2示出根据本公开第二实施例提供的汽车集成芯片的结构示意图；
图3示出根据本公开第三实施例提供的汽车集成芯片的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
图1示出根据本公开第一实施例提供的汽车集成芯片的结构示意图。参见图1，汽车集成芯片100包括主控模块110、与主控模块110连接的第一计算模块120和扩展模块130。其中主控模块110包括主控单元111和多个接口，主控单元111用于控制数据进出进而控制整个汽车集成芯片100的运转，多个接口将主控模块110与整个汽车集成芯片100中的其他芯片连接以向其他芯片提供数据通道或者存储通道。多个接口例如包括数据传输接口、通信网络接口等。第一计算模块120与主控模块110的多个接口中的第一接口连接，用于处理一部分高级辅助驾驶系统的计算操作。扩展模块130与主控模块110的多个接口中的第二接口连接，用于处理扩展功能的计算操作或者实现与外部通信或者实现备份操作。其中，多个接口中的每个接口与之连接的芯片所传输的数据类型匹配，以提升车载芯片的可扩展性。
在第一实施例中，ADAS(Advanced Driving Assistant System，高级驾驶辅助系统)例如可以实现自动紧急刹车、自适应巡航控制、车道保持、自动泊车、限速识别、自动变道等辅助驾驶功能。
图2示出根据本公开第二实施例提供的汽车集成芯片的结构示意图。参见图2，汽车集成芯片200包括主控模块210、第一计算模块220、扩展模块。主控模块210包括主控单元111和多个接口，主控单元111用于控制数据进出进而控制整个汽车集成芯片200的运转，多个接口将主控模块210与整个汽车集成芯片100中的其他芯片连接以向其他芯片提供数据通道或者存储通道。多个接口例如包括数据传输接口、通信网络接口等。第一计算模块220与多个接口中的第一接口连接，用于处理一部分高级辅助驾驶系统的计算操作，第一接口为数据传输接口。扩展模块选自网关模块230，网关模块230与多个接口中的第二接口连接，用于与外部通信，第二接口为通信网络接口。
在第二实施例中，网关模块230内部例如包括多个交换单元231，每个交换单元231例如包括PCIe(Peripheral Component Cnterconnect express，高速串行计算机扩展总线标准)交换单元、以太网交换单元(Ethernet switch)、CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)交换单元等中的一种，用于执行各交换单元的交换操作和彼此之间的数据交换操作。需要说明，网关模块230中的每个交换单元231例如为种类不同的交换单元。网关模块230还包括PCIe接口、以太网接口、CAN接口等通信网络接口，用于实现汽车集成芯片200与其他车载芯片之间的通信。进一步地，网关模块230还设置有片内缓存单元，网关模块230与主控模块210之间例如不涉及缓存一致性，其中，通过DDR SDRAM(Double Data RateSynchronous Dynamic Random Access Memory，双倍速率同步动态随机存储单元)访问数据不涉及一致性问题。
更进一步地，主控模块210中还包括第一处理单元212，用于处理车载信息娱乐系统的计算操作，其中第一处理单元212例如包括集成了DSP(Digital Signal Process，数字信号处理器)、NPU(Neural-network Processing Units，嵌入式神经网路处理器)、GPU(Graphics Processing Units，图形处理器)中的至少一种处理器。
更近一步地，第一计算模块220包括多个第二处理单元221，用于处理一部分高级辅助驾驶系统的计算操作，其中每个第二处理单元221例如包括集成了DSP(DigitalSignal Process，数字信号处理器)、NPU(Neural-network Processing Units，嵌入式神经网路处理器)、CVE(Compute Vision Engine，计算机视觉加速引擎)中的一种。需要说明，第一计算模块220中的每个第二处理单元221例如为种类不同的处理单元。
更进一步地，主控模块210中的主控单元111提供实时时钟、唤醒域。主控模块210中还提供一些基本的其他处理单元。
更进一步地，汽车集成芯片200中还包括第一存储模块241和第二存储模块242。第一存储模块241与主控模块210的多个接口中的第三接口连接，用于存储主控模块210的数据。第二存储模块242与第一计算模块220连接，用于直接存储第一计算模块220的数据。上述存储方案可以相对降低主控模块210的数据传输负担。
更进一步地，第一计算模块220连接的主控模块210的第一接口为计算快速互连接口或者加速器缓存一致互连接口，可以实现主控模块210与第一计算模块220之间的缓存一致性。
在其他实施例中，主控模块210中还集成了安全单元(图中未示出)，用于替代主控单元111执行控制整个汽车集成芯片200的上电操作、初始化操作以及安全仲裁，更好地提升汽车集成芯片200的功能安全能力，以提高汽车集成芯片的汽车安全性等级(ASIL)。其中，第一计算模块220通过第一接口并经由数据总线将数据传送至主控模块210，再由主控模块210中的安全单元进行安全仲裁。更进一步地，第一计算模块220中也集成安全单元(图中未示出)，第一计算模块220中的安全模块对自身的数据进行校验后并将校验结果直接发送至主控模块210的安全单元中，并由主控模块210中的安全单元执行安全仲裁。进一步地，第一计算模块220将校验结果加上时间戳分别经由数据总线和安全总线传送至主控模块，之后由主控模块210的安全单元做安全仲裁处理。
在其他实施例中，多个交换单元231可以集成在一起作为网关模块230中的交换单元。
在其他实施例中，第一处理单元212中的各个处理器可以单独设置在主控模块210中。
在其他实施例中，多个第二处理单元221可以集成在一起作为第一计算模块220中的处理单元。
在其他实施例中，第一存储模块241例如可以集成在主控模块210内部。第二存储模块242例如可以集成在第一计算模块220内部。
图3示出根据本公开第三实施例提供的汽车集成芯片的结构示意图。参见图3，汽车集成芯片300包括主控模块310、第一计算模块320、扩展模块。主控模块310包括主控单元111和多个接口，主控单元111用于控制数据进出进而控制整个汽车集成芯片300的运转，多个接口将主控模块310与整个汽车集成芯片300中的其他芯片连接以向其他芯片提供数据通道或者存储通道。多个接口例如包括数据传输接口、通信网络接口等。第一计算模块320与多个接口中的第一接口连接，用于处理一部分高级辅助驾驶系统的计算操作，第一接口为数据传输接口。扩展模块选自第二计算模块330，第二计算模块330与多个接口中的第二接口连接，用于处理高级辅助驾驶系统的另一部分计算操作，第二接口为数据传输接口。
更进一步地，本实施例中第二计算模块330与第一计算模块320还实现互相备份的操作。具体地，第一计算模块320包括多个第二处理单元221和第一备份单元322。多个第二处理单元221用于处理一部分高级辅助驾驶系统的计算操作，其中每个第二处理单元221例如包括集成了DSP(Digital Signal Process，数字信号处理器)、NPU(Neural-networkProcessing Units，嵌入式神经网路处理器)、CVE中的一种。需要说明，第一计算模块320中的每个第二处理单元221例如为种类不同的处理单元。第一备份单元322用于备份第二计算模块330的数据。具体地，第二计算模块330包括多个第三处理单元331和第二备份单元332。多个第三处理单元331用于处理另一部分高级辅助驾驶系统的计算操作，其中每个第三处理单元331例如包括集成了DSP(Digital Signal Process，数字信号处理器)、NPU(Neural-network Processing Units，嵌入式神经网路处理器)、CVE(Compute Vision Engine，计算机视觉加速引擎)中的一种。需要说明，第二计算模块330中的每个第三处理单元331例如为种类不同的处理单元。第二备份单元332用于备份第一计算模块320的数据。
更进一步地，主控模块310中还集成了安全单元313，用于替代主控单元111执行控制整个汽车集成芯片300的上电操作、初始化操作以及安全控制，更好地提升汽车集成芯片300的功能安全能力，以提高汽车集成芯片的汽车安全性等级(ASIL)。以及对双备份的功能的计算操作做仲裁判决。具体地，安全单元313控制第一计算模块320中的数据经由安全单元313备份至第二计算模块330中的第二备份单元332中，安全单元313控制第二计算模块330中的数据经由安全单元313备份至第一计算模块320中的第一备份单元322中。进一步地，安全单元313仲裁判决指控制运行第一计算模块320和第二计算模块330，且比较位于不同计算模块中的计算操作的结果是否相同，可以提升汽车集成芯片300的稳定性和可靠性。更进一步地，第一计算模块320和/或第二计算模块330中也集成安全单元(图中未示出)。第一计算模块320中的安全单元对自身的数据进行校验后并将校验结果直接发送至主控模块310的安全单元中，或者经由数据总线间接传送至主控模块310的安全单元中，或者在校验结果上加时间戳并分别通过数据总线间接和经由安全总线直接传送至主控模块310的安全单元中，并由主控模块310中的安全单元执行安全仲裁。第二计算模块330中的安全单元对自身的数据进行校验后并将校验结果直接发送至主控模块310的安全单元中，或者经由数据总线间接传送至主控模块310的安全单元中，或者在校验结果上加时间戳并分别通过数据总线间接和经由安全总线直接传送至主控模块310的安全单元中，并由主控模块310中的安全单元执行安全仲裁。进一步地，主控模块310中还集成始终上电域(always-ondomain)。第一计算模块320和第二计算模块330例如不集成始终上电域(always-ondomain)，在某些情况下可以完全关闭第一计算模块320和第二计算模块。该实施例可以在通路消息传递有问题时，减少主控模块310对第一计算模块320和/或第二计算模块330进行安全功能中的在线内建自测试(online BIST)和覆盖率测试(主要通过错误插入和错误监测命令传递问题)；以及可以减少控制时延和错误发现时延，进而减少对功能安全中错误监测时间和恢复到安全状态的时间要求的影响；以及通过第一计算模块320和/或第二计算模块330的本地安全单元和主控模块310中的安全单元通信，在数据总线传递数据的同时，同时在彼此安全单元之间传递相同的信息或者传递数据的CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)数据以实现双备份。
更进一步地，主控模块310中的主控单元111提供实时时钟、唤醒域。主控模块310中还提供一些基本的其他处理单元。
更进一步地，汽车集成芯片300中还包括第三存储模块341和第四存储模块342。第三存储模块341与主控模块310的多个接口中的第四接口连接，用于存储主控模块310的数据。第四存储模块342与主控模块310的多个接口中的第五接口连接，用于存储第一计算模块320和第二计算模块330传输至主控模块310中的数据。上述存储方案可以满足双备份方案的数据一致性。
更进一步地，第一计算模块320连接的主控模块310的第一接口为计算快速互连接口或者加速器缓存一致互连接口，可以实现主控模块310与第一计算模块320之间的缓存一致性。第二计算模块330连接的主控模块310的第二接口为计算快速互连接口或者加速器缓存一致互连接口，可以实现主控模块310与第二计算模块330之间的缓存一致性。
在其他实施例中，多个第二处理单元221可以集成在一起作为第一计算模块320中的处理单元。多个第三处理单元331可以集成在一起作为第二计算模块330中的处理单元。
在其他实施例中，第三存储模块341和第四存储模块342中的至少一个例如可以集成在主控模块310内部。
在上述实施例中，高级辅助驾驶系统例如包括算力不同的5个计算类。其中，第二实施例中的第一计算模块220中处理的一部分高级辅助驾驶系统的计算操作例如为第一计算类和第二计算类中的全部计算操作。第一计算类和第二计算类的算力较小，通过在主控模块210中扩展以处理车载信息娱乐系统的计算操作的第一处理单元212，以及在汽车集成芯片200中扩展与主控模块210连接的网关模块230，可以提升汽车集成芯片200的集成度。其中，在第三实施例中的第一计算模块320和第二计算模块330处理的一部分高级辅助驾驶系统的计算操作例如为第三计算类、第四计算类和第五计算类中的全部计算操作。第三计算类、第四计算类和第五计算类例如为汽车认证要求双备份的计算类，通过在主控模块310连接两个计算模块以实现彼此互相备份的操作，可以在通过汽车认证评级的情况下降低汽车集成芯片的复杂度。
在第四实施例中，第三实施例中的第一计算模块320中处理的一部分高级辅助驾驶系统的计算操作例如为第三计算类、第四计算类和第五计算类中的全部计算操作，第二计算模块330用于备份第一计算模块320的数据，第一计算模块320无需对第二计算模块330的数据备份。
在第五实施例中，例如第一实施例中的扩展模块130为第三计算模块，第三计算模块例如处理其他除高级辅助驾驶系统之外的计算操作。
在其他实施例中，例如还可以在第三实施例或第四实施例的基础上，在主控模块310中集成第一处理单元以处理车载信息娱乐系统的计算操作，和/或在汽车集成芯片中集成与主控模块310连接的网关模块。
本发明还提供一种汽车控制系统，包括上述的至少一种汽车集成芯片。本发明还提供一种汽车，包括上述汽车控制系统。
需要说明的是，本文中的数值均仅用于示例性的说明，在本发明的其它实施例中，也可以采样其它的数值来实现本方案，具体应根据实际情况进行合理设置，本发明对此不作限定。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
还应理解，本文采用的术语和表述方式只是用于描述，本说明书的一个或多个实施例并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。

Claims (12)

1.一种汽车集成芯片，其特征在于，包括：
主控模块，包括主控单元和多个接口，所述主控单元用于控制数据进出；
第一计算模块，与所述多个接口中的第一接口连接，用于处理一部分高级辅助驾驶系统的计算操作；以及
扩展模块，与所述多个接口中的第二接口连接，用于处理扩展功能的计算操作或与外部通信或实现备份操作，
其中，所述多个接口中的每个接口与之连接的芯片所传输的数据类型匹配。
2.根据权利要求1所述的汽车集成芯片，其特征在于，所述扩展模块为网关模块，用于与外部通信，所述第二端口为通信网络接口。
3.根据权利要求2所述的汽车集成芯片，其特征在于，所述主控模块中还包括：
第一处理单元，用于处理车载信息娱乐系统的计算操作。
4.根据权利要求1所述的汽车集成芯片，其特征在于，所述扩展模块为第二计算模块，用于处理另一部分高级辅助驾驶系统的计算操作，所述第二端口为数据传输接口。
5.根据权利要求4所述的汽车集成芯片，其特征在于，所述第二计算模块与所述第一计算模块还实现互相备份的操作。
6.根据权利要求5所述的汽车集成芯片，其特征在于，所述主控模块还包括：
安全单元，用于控制整个所述汽车集成芯片的上电操作和初始化操作，以及对双备份的计算操作做仲裁判决。
7.根据权利要求6所述的汽车集成芯片，其特征在于，所述第一计算模块包括安全单元，对所述第一计算模块中的数据进行校验，并将校验结果传送至所述主控模块的安全单元中，和/或所述第二计算模块包括安全单元，对所述第二计算模块中的数据进行校验，并将校验结果传送至所述主控模块的安全单元中。
8.根据权利要求2所述的汽车集成芯片，其特征在于，还包括：
第一存储模块，与所述多个接口中的第三接口连接，用于存储所述主控模块的数据；以及
第二存储模块，与所述第一计算模块连接，用于存储所述第一计算模块的数据。
9.根据权利要求4所述的汽车集成芯片，其特征在于，还包括：
第三存储模块，与所述多个接口中的第四接口连接，用于存储所述主控模块的数据；以及
第四存储模块，与所述多个接口中的第五接口连接，用于存储所述第一计算模块和所述第二计算模块传输至所述主控模块中的数据。
10.根据权利要求4所述的汽车集成芯片，其特征在于，所述第一计算模块连接的所述第一接口为计算快速互连接口或者加速器缓存一致互连接口，所述第二计算模块连接的所述第二接口为计算快速互连接口或者加速器缓存一致互连接口。
11.一种汽车控制系统，其特征在于，包括：如权利要求1-10中任一项所述的汽车集成芯片。
12.一种汽车，其特征在于，包括：如权利要求11所述的汽车控制系统。
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