福特新一代車機(jī)系統(tǒng)SYNC4拆解

福特在2020年推出新一代車機(jī)系統(tǒng)SYNC4。第一個搭載SYNC4的是福特的純電版野馬MUSTANG MACH-E。

福特純電版野馬座艙，采用10.2英寸儀表，15.5英寸豎屏。和特斯拉Model 3類似，大屏也是劃分為兩部分，分辨率可能也是1920*1200。 未來福特絕大部分車型都會搭載SYNC4系統(tǒng)，極少數(shù)低端車使用三星蘇州哈曼的CTR系統(tǒng)。SYNC4有三個尺寸，分別是8、12和15.5英寸，其中12和15.5英寸將會采用豎屏。

2021版福特暢銷車型F-150標(biāo)配搭載SYNC4的8英寸橫屏，可選裝12英寸豎屏，儀表則為12.4英寸全液晶儀表，液晶儀表由偉世通提供。 SYNC 4系統(tǒng)首次實現(xiàn)車機(jī)與智能手機(jī)的無線互聯(lián)，支持蘋果 CarPlay和Android Auto。通過SYNC AppLink功能，Waze、Ford + Alexa等應(yīng)用也可以與車機(jī)無線連接，并且可以直接在智能手機(jī)上對各種車輛功能（如燈光、空調(diào)、收音機(jī)等）進(jìn)行控制。結(jié)合車內(nèi)的手機(jī)無線充電板，讓你徹底擺脫凌亂的數(shù)據(jù)連接線。 SYNC 4將標(biāo)配云平臺連接功能，云端大數(shù)據(jù)將與SYNC 4的計算能力結(jié)合。通過與云端數(shù)據(jù)連接，導(dǎo)航功能可以實時更新當(dāng)前路況；同時，基于云的語音處理功能將使SYNC 4更加智能地理解語音語義，結(jié)合大數(shù)據(jù)為駕駛者提供合理建議。

同時SYNC 4還保留本地數(shù)據(jù)處理能力，即使在信號較差的偏遠(yuǎn)地區(qū)，依然可以保障流暢智能的使用體驗。此外，SYNC 4能不斷學(xué)習(xí)駕駛者的偏好，并基于使用習(xí)慣來提供建議。 SYNC 4首次搭載了全新的數(shù)字車主手冊，支持直接搜索數(shù)據(jù)庫，消費者無需翻閱數(shù)十頁內(nèi)容，就可以更加容易地查找到車輛功能的詳細(xì)信息。還可以通過附帶的視頻學(xué)習(xí)相關(guān)功能，更好更迅速地了解產(chǎn)品特性。SYNC 4搭載的車內(nèi)音頻娛樂平臺SiriusXM with 360L將為駕駛者提供豐富的娛樂資源。SYNC4也支持OTA。 為降低成本，也為了更好優(yōu)化軟件，SYNC4由福特內(nèi)部完成設(shè)計，交給代工大廠偉創(chuàng)力制造，這和國內(nèi)吉利有些類似，在內(nèi)部完成設(shè)計。SYNC4分G和GL兩個版本，GL版本略低。2018年設(shè)計，2019年9月基本完成。而上一代SYNC3主要是日本松下和歌樂（已被佛吉亞收購）生產(chǎn)的。順便提一下，福特的T-Box或者說TCU也開始自己內(nèi)部完成設(shè)計，生產(chǎn)交給偉世通。

SYNC4體積相對其他車機(jī)系統(tǒng)要小得多。

車機(jī)最大厚度為33.95毫米，最小厚度僅23.1毫米，有些車機(jī)如下一代雷克薩斯（瑞薩H3系統(tǒng)）和本田（高通820A系統(tǒng)）厚度都近100毫米。

SYNC4的爆炸圖

1為鋁合金外殼，使用最常見的A380鑄造鋁合金。2為WIFI天線罩，3為藍(lán)牙天線罩，都采用沙特SABIC提供的LEXAN，實際就是聚碳酸酯。4為PCB板，5為后殼，采用SAE J403低碳鋼。6為11個鋼鋅合金螺絲。7/8/9都是認(rèn)證標(biāo)簽。

SYNC4連接很簡潔，一個HSD顯示屏，一個以太網(wǎng)，一個USB，一個CAN與供電主接口，還有一個視頻輸入在圖上沒有標(biāo)示出來。還留了一個視頻輸出接口的位置。

電路板正面如上圖，視頻I/O方面預(yù)留了一定的空間。

電路板背面如上圖

SYNC4是福特與NXP聯(lián)合設(shè)計，使用了NXP全套芯片，主芯片為i.mx8QM，電源管理為PF8100，以太網(wǎng)交換機(jī)為SJA1105，這是一個5口的AVB/TSN以太網(wǎng)交換機(jī)。以太網(wǎng)物理層為TJA1102S。MCU是NXP的MPC5748G，具備ASIL-D級安全。 存儲方面，可能使用了美光的4GB DRAM和三星的32GB EMMC。音頻部分獨立，由偉世通完成，稱之為AHB，并不在車機(jī)內(nèi)，而是在車尾箱內(nèi)，負(fù)責(zé)AM/FM/DAB收音，同時接收SiriusXM 的網(wǎng)絡(luò)收音，還可以為電動車制造引擎模擬音頻，AHB通過以太網(wǎng)與車機(jī)相連，音頻功率放大也在AHB內(nèi)。

圖中的SilverBox加AVB網(wǎng)關(guān)就是AHB。標(biāo)配是4通道音頻， Mercury是NXP的收音與音頻處理部分，包含了FM/DAB/HD，有多標(biāo)準(zhǔn)軟件定義無線電和收音調(diào)諧。BAP3為NXP的D類音頻功率放大，可擴(kuò)展為10路音頻放大。

i.MX8QM采用硬件分區(qū)設(shè)計，可以一機(jī)雙屏，不采用昂貴且復(fù)雜的軟件虛擬機(jī)技術(shù)，同時帶動中控和儀表。

Hardware Partition 中文叫硬件分區(qū)或者硬件隔離。基于 NXP i.MX8QM 的 Hardware Partition 功能將 Resource, Memory, Pad 等硬件資源通過硬件分區(qū)的方式進(jìn)行劃分和管理。硬件資源的所屬分區(qū)擁有對該資源的訪問和管理權(quán)限，其他分區(qū)不能對該資源進(jìn)行操作。通過 Hardware Partition 功能強(qiáng)化了 i.MX8QM 對硬件資源的管理，通過硬件分區(qū)的方式對資源進(jìn)行管理，簡化了資源從屬和管理問題，方便了軟件開發(fā)。 基于 NXP i.MX8QM 的Hardware 功能可用于雙系統(tǒng)的開發(fā)。i.MX8QM 是一款多核芯片，包括了 4x A53, 2x A72, 2x M4 等核心，通過創(chuàng)建兩個系統(tǒng)的硬件分區(qū)，將不同的硬件資源劃分到這兩個分區(qū)，并分別將 A53 和 A72 core 劃分到這兩個系統(tǒng)分區(qū)，最終可實現(xiàn)兩個分區(qū)上的 CPU 分別獨立運行一套操作系統(tǒng)。NXP i.MX8QM 芯片多用于汽車產(chǎn)業(yè)，通過其 Hardware Partition 功能實現(xiàn)的雙系統(tǒng)( A53 運行 Linux ，A72 運行 Android )可用于儀表和中控娛樂系統(tǒng)。

SCU 子系統(tǒng)在 i.MX8 以及i.MX8X系列起著中央控制功能的角色，此子系統(tǒng)主要由一個內(nèi)含 256 KB TCM 的 Cortex-M4 所組成，另外還包含一些專屬周邊以及對外溝通的外設(shè)。這個 M4 并不開放讓一般 User 使用，只提供給平臺做系統(tǒng)內(nèi)部的控制使用，所以子系統(tǒng)內(nèi)的各種資源都不能被其他核心使用。

硬件分區(qū)具有以下特征，所有分區(qū)：

可以在啟動時創(chuàng)建和銷毀，并在運行時動態(tài)創(chuàng)建

具有層次關(guān)系，每個分區(qū)都有一個父級( SCFW 無父級，分區(qū)號 0 )

分區(qū)內(nèi)包含的資源：Resource（master and peripheral), Pad 和Memory

默認(rèn)情況下，僅限于訪問其擁有的資源

可以引導(dǎo)，復(fù)位和關(guān)閉電源

具有電源狀態(tài)；可以轉(zhuǎn)換到其他電源狀態(tài)

具有看門狗定時器，RTC 警報和系統(tǒng)計數(shù)器警報

資源代表 SOC 中的 IP 塊。它們可以是主機(jī)，外圍設(shè)備或兩者。資源始終擁有一個（只有一個）分區(qū)。資源的訪問控制包括兩個主要機(jī)制：

API 訪問權(quán)限 - SCFW API 函數(shù)使用諸如調(diào)用分區(qū)和資源參數(shù)之類的信息來確定是否可以對資源執(zhí)行操作。資源的所有權(quán)以及擁有分區(qū)和調(diào)用分區(qū)的層次關(guān)系用于確定操作是否得到授權(quán)。

硬件保護(hù) - SCFW 對基礎(chǔ)保護(hù)硬件（在 i.MX8 中為 XRDC2 ）進(jìn)行編程，以控制哪些主機(jī)可以訪問哪些外圍設(shè)備。維護(hù)每個資源的訪問權(quán)限，所有者可以為每個訪問分區(qū)設(shè)置訪問權(quán)限。

默認(rèn)情況下，只有同一個分區(qū)中的主機(jī)能訪問同一分區(qū)中的外圍設(shè)備。資源可以由所有者分配或移動到另一個分區(qū)(分配者分區(qū)將不再擁有這個資源)。主資源可以設(shè)置安全性，特權(quán)， SMMU 繞過和 streamID （SID）。外圍資源可以設(shè)置訪問權(quán)限。僅當(dāng)擁有主資源的分區(qū)安全時，才能設(shè)置主資源的安全狀態(tài)。 目前SYNC4應(yīng)該還沒有采用這種硬件分區(qū)的方法，不過從電路板預(yù)留的空位和接線端子預(yù)留的空位看，未來SYNC4有可能采用這種方法，硬件分區(qū)能夠大幅度降低成本，軟件開發(fā)難度也比虛擬機(jī)要低得多，缺點是資源的利用效率有點低，兩個A72可能不夠用。

原文標(biāo)題：福特新一代車機(jī)系統(tǒng)SYNC4拆解：NXP是大贏家

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