CN118227554A - 一种片上系统以及汽车 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种片上系统以及汽车，其中，该片上系统包括：总线；待访问模块；功能安全组件，功能安全组件连接总线，功能安全组件中存储有第一编码信息；访问编码模块，访问编码模块连接总线和待访问模块，访问编码模块中存储有第二编码信息，访问编码模块用于在待访问模块对功能安全组件进行访问时，获取第一编码信息和第二编码信息，判断第一编码信息和第二编码信息是否相同，以及响应于第一编码信息和第二编码信息相同，允许待访问模块访问功能安全组件。通过上述方式，可以提高功能安全组件的安全性。
Description
技术领域
本申请涉及汽车安全技术领域，尤其涉及一种片上系统以及汽车。
背景技术
随着时代和科技的发展，各类电子系统出于应用等需求的要求，其复杂程度在不断增加，从而对于电子系统功能安全的要求也在日益提高。其中，功能安全是指避免由系统功能性故障导致的不可接收的风险。因此目前在对于功能安全要求较高的应用场景中都会增加相应的功能安全架构或结构，以降低发生该类故障的风险，从而提高电子系统的安全性。而在功能安全架构中，相关的功能安全组件是其能否发挥正常功能最为核心的部分，因此如何提高功能安全组件的安全性，增强对其的保护是十分有实际意义和价值的。
而目前关于功能安全组件的保护主要是针对特别功能设计特别的安全机制，缺乏普适性和可移植性。
发明内容
本申请的实施例一种片上系统以及汽车，可以提高功能安全组件的安全性。
为解决上述问题，本申请提供一种片上系统，该片上系统包括：总线；待访问模块；功能安全组件，功能安全组件连接总线，功能安全组件中存储有第一编码信息；访问编码模块，访问编码模块连接总线和待访问模块，访问编码模块用于在待访问模块对功能安全组件进行访问时，获取第一编码信息和第二编码信息，判断第一编码信息和第二编码信息是否相同，以及响应于第一编码信息和第二编码信息相同，允许待访问模块访问功能安全组件。
在一实施例中，片上系统还包括访问等级模块，访问等级模块连接访问编码模块，访问等级模块中存储有访问等级信息，访问编码模块用于在待访问模块对功能安全组件进行访问时，获取第一编码信息、第二编码信息和访问等级信息，判断第一编码信息和第二编码信息是否相同，以及响应于第一编码信息和第二编码信息相同，允许待访问模块基于访问等级信息对应的权限等级访问功能安全组件；其中，权限等级包括只读、只写和可读可写中的至少一种。
在一实施例中，片上系统包括访问保护模块，访问保护模块集成有访问编5码模块和访问等级模块。
在一实施例中，片上系统还包括处理模块，处理模块连接总线，处理模块用于对访问编码模块中存储的第二编码信息进行配置，和/或处理模块用于对访问等级模块中存储的访问等级信息进行配置。
在一实施例中，功能安全组件包括寄存器，寄存器用于存储第一编码信息。0在一实施例中，功能安全组件包括监控单元，监控单元用于对功能安全组件的运行进行监控，并在功能安全组件运行故障时，产生中断信号。
在一实施例中，功能安全组件还包括中断单元，中断单元连接监控单元，中断单元用于对中断信号进行预处理，并将预处理之后的中断信号发送给相应的处理模块。
5在一实施例中，片上系统还包括E2E模块，E2E模块连接功能安全组件，E2E模块用于在功能安全组件与外部进行数据交互时，对交互数据进行E2E保护。
在一实施例中，片上系统还包括ECC模块，ECC模块连接功能安全组件，ECC模块用于在功能安全组件与外部进行数据交互时，对交互数据进行ECC保护。
0为解决上述问题，本申请提供一种汽车，该汽车包括如上述的片上系统。
本申请的有益效果为：本申请提供片上系统包括：总线；待访问模块；功能安全组件，功能安全组件连接总线，功能安全组件中存储有第一编码信息；
访问编码模块，访问编码模块连接总线和待访问模块，访问编码模块用于在待
访问模块对功能安全组件进行访问时，获取第一编码信息和第二编码信息，判5断第一编码信息和第二编码信息是否相同，以及响应于第一编码信息和第二编码信息相同，允许待访问模块访问功能安全组件。通过上述方式，在片上系统中的其他模块需要访问功能安全组件时，增加了编码对比验证的过程，防止了其他模块随意访问功能安全组件可能带来功能安全组件数据损坏等隐患，提高了功能安全组件的数据安全性；由于功能安全组件是整个系统中功能安全架构的核心，保证功能安全组件的数据安全，也进一步提高了整个系统的安全性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请提供的片上系统第一实施例的结构示意图；
图2是本申请提供的数据保护方法一实施例的流程示意图；
图3是本申请提供的片上系统第二实施例的结构示意图；
图4是本申请提供的片上系统第三实施例的结构示意图；
图5是本申请提供的片上系统第四实施例的结构示意图；
图6是本申请提供的片上系统第五实施例的结构示意图；
图7是本申请提供的汽车一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
“A和/或B”，包括以下三种组合：仅A，仅B，及A和B的组合。
本申请中“适用于”或“被配置为”的使用意味着开放和包容性的语言，其不排除适用于或被配置为执行额外任务或步骤的设备。另外，“基于”的使用意味着开放和包容性，因为“基于”一个或多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作在实践中可以基于额外条件或超出所述的值。
在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
参阅图1，图1是本申请提供的片上系统第一实施例的结构示意图，该片上系统100包括总线10、待访问模块20、功能安全组件30和访问编码模块40，其中，功能安全组件30接总线10，访问编码模块40连接总线10和待访问模块20。
其中，片上系统(SoC：System-on-a-chip)指的是在单个芯片上集成一个完整的系统，对所有或部分必要的电子电路进行包分组的技术。所谓完整的系统一般包括中央处理器(CPU)、存储器、以及外围电路等。
其中，总线10可以是AXI总线。随着SoC设计复杂性的增加和CPU处理能力的提升，总线结构会成为系统性能的瓶颈。在多处理器SoC设计中，综合考虑成本、功耗和面积，SoC设计中选用AXI总线，特别是3.0AXI总线是较为理想的选择，当然，本实施例并不限定总选协议的选择。
其中，功能安全组件30是汽车的功能安全架构中的核心部分，功能安全组件30可以包括控制类(如供电控制)、传感类(如定位模块、雷达、避障等)、执行类(如信号检测)和通讯类(如时钟监控)几种类型，或者在另一种分类方式中可以包括输入类和输出类。输入类的功能安全组件30可以包括：模拟信
号采集模块、数字信号采集模块、脉冲宽度调制PWM信号采集模块、旋变解码5模块和控制器局域网络CAN信号输入模块等，输出类的功能安全组件30可以包括：低边驱动模块、高边驱动模块、PWM输出模块、直流电机驱动模块、绝缘栅双极型晶体管IGBT驱动模块。另外，在其他实施例中，功能安全组件30也可以是外设、存储器(如RAM、FLASH、DMA等)、看门狗等。
在本实施例中，待访问模块20可以是整个片上系统100中的其他模块，该待0访问模块20发起对功能安全组件30的访问，需要与功能安全组件30进行数据交
互。具体地，功能安全组件30中存储有第一编码信息；访问编码模块40中存储有第二编码信息，访问编码模块40用于在第一编码信息和第二编码信息相同时，允许待访问模块20访问功能安全组件30。
下面参阅图2，图2是本申请提供的数据保护方法一实施例的流程示意图，5该方法包括：
步骤21：在待访问模块对功能安全组件进行访问时，获取第一编码信息和第二编码信息。
步骤22：判断第一编码信息和第二编码信息是否相同。
步骤23：响应于第一编码信息和第二编码信息相同，允许待访问模块访问0功能安全组件。
其中，待访问模块20对功能安全组件30进行访问时，可以是由待访问模块20发起访问请求。
可选地，在一实施例中，访问编码模块40中预先存储了待访问模块20对应
的第二编码信息，在待访问模块20发起访问功能安全组件30的访问请求后，访5问编码模块40获取功能安全组件30存储的第一编码信息、访问编码模块40存储的第二编码信息，然后将第一编码信息和第二编码信息进行对比，以判断第一编码信息和第二编码信息是否相同，并在第一编码信息和第二编码信息相同时，允许待访问模块20访问功能安全组件30；以及在第一编码信息和第二编码信息不相同时，可以禁止待访问模块20访问功能安全组件30。
其中，上述的编码信息可以是二进制数，例如可以是8bit数据，如10110100。
继续参阅图1，在一可选的实施例中，该片上系统100还包括处理模块50，处理模块50连接总线10。其中，处理模块50用于对访问编码模块40中存储的第二编码信息进行配置。
具体地，待访问模块20向处理模块50发起访问功能安全组件30的访问请求，处理模块50对访问编码模块40存储的第二编码信息进行配置，其中，具体配置基于待访问模块20发起的访问请求而定。配置完成后，访问编码模块40获取功能安全组件30存储的第一编码信息，然后将第一编码信息和第二编码信息进行对比，以判断第一编码信息和第二编码信息是否相同，并在第一编码信息和第二编码信息相同时，允许待访问模块20访问功能安全组件30；以及在第一编码信息和第二编码信息不相同时，可以禁止待访问模块20访问功能安全组件30。
本实施例提供的片上系统包括：总线；待访问模块；功能安全组件，功能安全组件连接总线，功能安全组件中存储有第一编码信息；访问编码模块，访问编码模块连接总线和待访问模块，访问编码模块用于在待访问模块对功能安全组件进行访问时，获取第一编码信息和第二编码信息，判断第一编码信息和第二编码信息是否相同，以及响应于第一编码信息和第二编码信息相同，允许待访问模块访问功能安全组件。通过上述方式，在片上系统中的其他模块需要访问功能安全组件时，增加了编码对比验证的过程，防止了其他模块随意访问功能安全组件可能带来功能安全组件数据损坏等隐患，提高了功能安全组件的数据安全性；由于功能安全组件是整个系统中功能安全架构的核心，保证功能安全组件的数据安全，也进一步提高了整个系统的安全性能。
参阅图3，图3是本申请提供的片上系统第二实施例的结构示意图，该片上系统100包括总线10、待访问模块20、功能安全组件30、访问编码模块40和访问等级模块60，其中，功能安全组件30接总线10，访问编码模块40连接总线10和待访问模块20，访问等级模块60连接访问编码模块40。
在本实施例中，待访问模块20可以是整个片上系统100中的其他模块，该待访问模块20发起对功能安全组件30的访问，需要与功能安全组件30进行数据交互。具体地，功能安全组件30中存储有第一编码信息，访问编码模块40中存储有第二编码信息，访问等级模块60中存储有访问等级信息；访问编码模块40用于确定第一编码信息和第二编码信息相同时，允许待访问模块20基于访问等级信息对应的权限等级访问功能安全组件30。
其中，权限等级包括只读、只写和可读可写中的至少一种。例如，访问等级信息为“只读”，那么访问编码模块40在确定第一编码信息和第二编码信息相同时，允许待访问模块20对功能安全组件30进行只读访问操作。
可选地，片上系统包括访问保护模块，访问保护模块集成有访问编码模块40和访问等级模块60。该访问保护模块连接待访问模块20和总线10，访问保护模块内存储有第二编码信息和访问等级信息，访问保护模块用于：在待访问模块20发起对于功能安全组件30的访问请求后，获取功能安全组件30存储的第一编码信息，确定第一编码信息和第二编码信息相同时，允许待访问模块20基于访问等级信息对应的权限等级访问功能安全组件30。
可以理解地，访问编码模块40中的第二编码信息、访问等级模块60中的访问等级信息、或上述的访问保护模块中的第二编码信息和访问等级信息，均可以是由处理模块50配置的。
具体地，待访问模块20向处理模块50发起访问功能安全组件30的访问请求，处理模块50对访问编码模块40存储的第二编码信息进行配置、以及对访问等级模块60存储的访问等级信息进行配置，其中，具体配置基于待访问模块20发起的访问请求而定，其中，访问等级信息可以根据待访问模块20的类型而定。配置完成后，访问编码模块40获取功能安全组件30存储的第一编码信息、访问编码模块40存储的第二编码信息、以及访问等级模块60存储的访问等级信息，然后将第一编码信息和第二编码信息进行对比，以判断第一编码信息和第二编码信息是否相同，并在第一编码信息和第二编码信息相同时，允许待访问模块20基于上述的访问等级信息访问功能安全组件30；以及在第一编码信息和第二编码信息不相同时，可以禁止待访问模块20访问功能安全组件30。
参阅图4，图4是本申请提供的片上系统第三实施例的结构示意图，该片上系统100包括总线10、待访问模块20、功能安全组件30和访问编码模块40，其中，功能安全组件30接总线10，访问编码模块40连接总线10和待访问模块20。
其中，在本实施例中，功能安全组件30包括寄存器31，寄存器31用于存储第一编码信息。该待访问模块20发起对功能安全组件30的访问，需要与功能安全组件30进行数据交互。具体地，访问编码模块40中存储有第二编码信息，访问编码模块40用于在第一编码信息和第二编码信息相同时，允许待访问模块20访问功能安全组件30。
可选地，在一实施例中，该寄存器31为只读寄存器，其存储的第一编码信息是唯一且不可更改的。可以理解地，在一片上系统100中，功能安全组件30的数量是多个，每一个功能安全组件30的功能所有不同，因此，可以对每一个功能安全组件30设置唯一的第一编码信息，可以看作是该功能安全组件30的身份标识。
参阅图5，图5是本申请提供的片上系统第四实施例的结构示意图，该片上系统100包括总线10、待访问模块20、功能安全组件30和访问编码模块40，其中，功能安全组件30接总线10，访问编码模块40连接总线10和待访问模块20。
其中，在本实施例中，功能安全组件30包括监控单元32和中断单元33，中断单元33连接监控单元32，监控单元32用于对功能安全组件30的运行进行监控，并在功能安全组件运行故障时，产生中断信号。中断单元33用于对中断信号进行预处理，并将预处理之后的中断信号发送给相应的处理模块。
其中，在一实施例中，监控单元32主要用于对功能安全组件30的逻辑功能进行检测，以判断功能安全组件30是否异常(故障)。可以理解地，根据第一实施例中对功能安全组件30的举例说明，功能安全组件30主要是由一些电路构成，监控单元32可以对上述电路中的一些电路节点的电压/电流进行检测，以判断其逻辑功能是否异常。
例如，某电路的一个电路节点的电压的正常范围为0V-5V，则监控单元32可以采用一个比较器，将该电路节点的电压与参考电压(5V)进行比较，当该电路节点的电压大于5V时，监控单元32输出比特“1”，当该电路节点的电压小于或等于5V时，监控单元32输出比特“0”。当监控单元32输出比特“1”(即中断信号)时，表示该功能安全组件30的逻辑功能异常，触发中断单元33进行中断处理。
其中，中断单元33对中断信号进行预处理，可以是暂停功能安全组件30的运行、对功能安全组件30进行复位、或者基于功能安全组件30的备份数据对功能安全组件30进行还原。在一实施例中，中断单元33还用于将中断信号发送给片上系统100的其他处理单元，例如系统的中断模块或者CPU进行处理，系统的中断模块可以基于该中断信号对整个系统进行控制。
例如，该功能安全组件30用于进行雷达数据处理，当雷达数据处理异常时，发送中断信息给整个系统的中断模块或CPU，中断模块或CPU可以进一步的控制整车的驱动模块暂停工作。
参阅图6，图6是本申请提供的片上系统第五实施例的结构示意图，该片上系统100包括总线10、待访问模块20、功能安全组件30、访问编码模块40、E2E模块70和ECC模块80，其中，功能安全组件30接总线10，访问编码模块40连接总线10和待访问模块20。
其中，待访问模块20可以是整个片上系统100中的其他模块，该待访问模块20发起对功能安全组件30的访问，需要与功能安全组件30进行数据交互。具体地，功能安全组件30中存储有第一编码信息；访问编码模块40中存储有第二编码信息，访问编码模块40用于在第一编码信息和第二编码信息相同时，允许待访问模块20访问功能安全组件30。
其中，E2E模块70用于在功能安全组件30与外部(如处理模块50或其他模块)进行数据交互时，对交互数据进行E2E保护。E2E(End-to-End)保护是一种端对端的信息传输安全保护协议。E2E保护既可用于控制器内部功能模块之间的数据保护，也可用于不同控制器之间的数据保护。
E2E保护原理如下：
发送方：在待传输的数据中添加CRC(循环冗余校验)或Counter(计数器)等控制字段；
接收方：接收的数据中包括控制字段的在内的所有数据，其中，会对控制字段进行相关计算(例如，对接收到的数据部分CRC计算)，然后将计算的控制字段与接收的部分控制字段进行对比。如果验证正确，控制数据会被移除，然后将对实际的数据进行后续操作。如果验证错误，对于错误数据的处理也由接收方进行。
其中，ECC模块80用于在功能安全组件30与外部(如处理模块50或其他模块)进行数据交互时，对交互数据进行ECC保护。
ECC保护原理如下：
检错与纠错方法：采用外加校验位。其中数据位如果是8位，则需要增加5位来进行ECC错误检查与纠正，数据位每增加一位，ECC相应增加一位检验位。ECC能够容许错误，并对错误进行纠正，使其相关系统能正常工作。
保护原理：在实际的硬件或模块中添加额外的存储单元来存储该模块数据的ECC计算结果。向模块中写入数据时，ECC模块会对接收的数据进行ECC计算并存储到相应的ECC存储单元；在对模块进行数据读取时，ECC将对数据再进行ECC计算，并与之前计算的ECC结果进行比较，从而可以发现是否存在bit翻转错误，如果有，则纠正错误数据。
可以理解地，在一实施例中，上述的E2E模块70和ECC模块80可以集成于同一个模块，另外，E2E模块70和ECC模块80可以集成于功能安全组件30内部，也可以集成于连接功能安全组件30的总线上。
参阅图7，图7是本申请提供的汽车一实施例的结构示意图，该汽车700包括片上系统100，该片上系统100是如上述实施例中介绍的。
可选地，本实施例的汽车700为电动汽车，该片上系统100主要应用于汽车700的车载系统中，用于进行数据的管理。
在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的方法以及设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。
另外，在本申请各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种片上系统，其特征在于，所述片上系统包括：
总线；
待访问模块；
功能安全组件，所述功能安全组件连接所述总线，所述功能安全组件中存储有第一编码信息；
访问编码模块，所述访问编码模块连接所述总线和所述待访问模块，所述访问编码模块中存储有第二编码信息，所述访问编码模块用于在所述待访问模块对所述功能安全组件进行访问时，获取所述第一编码信息和所述第二编码信息，判断所述第一编码信息和所述第二编码信息是否相同，以及响应于所述第一编码信息和所述第二编码信息相同，允许所述待访问模块访问所述功能安全组件。
2.根据权利要求1所述的片上系统，其特征在于，
所述片上系统还包括访问等级模块，所述访问等级模块连接所述访问编码模块，所述访问等级模块中存储有访问等级信息，所述访问编码模块用于在所述待访问模块对所述功能安全组件进行访问时，获取所述第一编码信息、所述第二编码信息和所述访问等级信息，判断所述第一编码信息和所述第二编码信息是否相同，以及响应于所述第一编码信息和所述第二编码信息相同，允许所述待访问模块基于所述访问等级信息对应的权限等级访问所述功能安全组件；
其中，所述权限等级包括只读、只写和可读可写中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的片上系统，其特征在于，
所述片上系统包括访问保护模块，所述访问保护模块集成有所述访问编码模块和所述访问等级模块。
4.根据权利要求2所述的片上系统，其特征在于，
所述片上系统还包括处理模块，所述处理模块连接所述总线，所述处理模块用于对所述访问编码模块中存储的所述第二编码信息进行配置，和/或所述处理模块用于对所述访问等级模块中存储的所述访问等级信息进行配置。
5.根据权利要求1所述的片上系统，其特征在于，
所述功能安全组件包括寄存器，所述寄存器用于存储所述第一编码信息。
6.根据权利要求1所述的片上系统，其特征在于，
所述功能安全组件包括监控单元，所述监控单元用于对所述功能安全组件的运行进行监控，并在所述功能安全组件运行故障时，产生中断信号。
7.根据权利要求6所述的片上系统，其特征在于，
所述功能安全组件还包括中断单元，所述中断单元连接所述监控单元，所述中断单元用于对所述中断信号进行预处理，并将预处理之后的所述中断信号发送给相应的处理模块。
8.根据权利要求1所述的片上系统，其特征在于，
所述片上系统还包括E2E模块，所述E2E模块连接所述功能安全组件，所述E2E模块用于在所述功能安全组件与外部进行数据交互时，对交互数据进行E2E保护。
9.根据权利要求1所述的片上系统，其特征在于，
所述片上系统还包括ECC模块，所述ECC模块连接所述功能安全组件，所述ECC模块用于在所述功能安全组件与外部进行数据交互时，对交互数据进行ECC保护。
10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括如权利要求1-9任一项所述的片上系统。
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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| CN202211642590.9A CN118227554A (zh) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | 一种片上系统以及汽车 |
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