Tier1紛紛布局域控制器，打造自動駕駛時代的EEA

奧迪已經(jīng)上市的全新款A(yù)8，最引人矚目的亮點是其搭載了L3級限定條件下自動駕駛的功能。當車在有隔離帶的高速公路上以最高60公里/小時（37.3 英里/小時）的速度緩慢行駛時，按一下中控臺上的「AI 按鈕」，奧迪「AI 擁堵自動駕駛系統(tǒng)」將操控駕駛。

作為全球唯一一款量產(chǎn)的有限情況下L3級自動駕駛汽車，其對于行業(yè)的影響不言而喻。而在這全球領(lǐng)先背后，其中央駕駛員輔助控制器（zFAS）功不可沒。

zFAS，是德語zentrales Fahrerassistenz-Steuergeraet的縮寫（英文全稱central driver assistance controller），其構(gòu)造包括前方圖像處理單元（front image processing）、全景圖像處理單元（surround image processing）、傳感器融合主控單元（sensorfusion host）和應(yīng)用主控單元（application host）四部分。

zFAS由奧迪和德爾福、英偉達、TTTech、Mobileye合作而來，搭載有英偉達的GPU、Mobileye的EyeQ系列視覺芯片。德爾福提供硬件，TTTech提供軟件，Mobileye提供圖像處理方案。其主要的作用是，進行數(shù)據(jù)融合、決策控制、協(xié)調(diào)各個執(zhí)行機構(gòu)，是一個MDC（Multi Domain Controller）多域控制器。

MDC是通過一塊ECU，接入不同傳感器的信號并進行對信號進行分析和處理，最終發(fā)出控制命令。MDC這個概念提出不久，跟DCU（Domain Control Unit）域控制器類似，它最早出現(xiàn)于10年前，本質(zhì)上是為了解決汽車ECU增多之后，汽車控制系統(tǒng)變得復(fù)雜，且能力達到上限的問題。

ECU的誕生

1993年，奧迪A8上使用了5個ECU，到了2010年，奧迪A8上使用的ECU數(shù)量超過了100個。ECU（Electronic Control Unit）是電子控制單元，也稱“行車電腦”,是汽車專用微機控制器。一般ECU由CPU、存儲器（ROM、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）以及整形、驅(qū)動等大規(guī)模集成電路組成。

ECU一般采用通用且功能集成，開發(fā)容易的CPU；軟件一般用C語言來編寫，并且提供了豐富的驅(qū)動程序庫和函數(shù)庫，有編程器，仿真器，仿真軟件，還有用于calibration的軟件。

博世，德爾福，電裝，大陸的VDO等都是汽車ECU行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。

最開始ECU是用于控制發(fā)動機工作，后來隨著車輛的電子化發(fā)展，ECU逐漸占領(lǐng)了整個汽車，從防抱死制動系統(tǒng)、4輪驅(qū)動系統(tǒng)、電控自動變速器、主動懸架系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)，到現(xiàn)在逐漸延伸到了車身各類安全、網(wǎng)絡(luò)、娛樂、傳感控制系統(tǒng)等。

隨著車子電子化程度越來越高，尤其是自動駕駛、主動安全等功能的增加，車子的 ECU 會急速增加，有預(yù)測說，在未來五年里，車子里的 ECU 平均會達到 50-70 個，而現(xiàn)在一些電子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的車子，ECU 數(shù)量早就超過了一百。

ECU由少到多，少不了BBA的作用。BBA是全球知名的三大汽車品牌（奔馳、寶馬、奧迪），全球汽車產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，大都為這三家馬首是瞻。絕大部分車企，在進行新車型的研發(fā)，新功能的增加時，都會看BBA的動向。

奧迪A8是奧迪車系中的最高檔車型，因此，看A8的技術(shù)演變，基本也就可以看到行業(yè)的趨勢。

在奧迪官網(wǎng)上，是如此解釋的：奧迪正通過運用協(xié)同效應(yīng)和節(jié)省空間，在汽車輔助駕駛方面尋求變革。

今后，奧迪將放棄目前所有駕駛輔助系統(tǒng)（如停車輔助系統(tǒng)、夜視輔助系統(tǒng)或車道偏離預(yù)警系統(tǒng)）使用的相互分離控制單元，轉(zhuǎn)而將一切輔助系統(tǒng)集中于同一地方：中央駕駛輔助控制單元（簡稱“zFAS”）。奧迪是首家將各類功能都集中到中央域架構(gòu)（又稱域控制單元）的OEM。

域控制器因為有強大的硬件計算能力與豐富的軟件接口支持，使得更多核心功能模塊集中于域控制器內(nèi)，系統(tǒng)功能集成度大大提高，這樣對于功能的感知與執(zhí)行的硬件要求降低。

加之數(shù)據(jù)交互的接口標準化/網(wǎng)絡(luò)化，會讓這些零部件變成標準零件，從而降低這部分零部件開發(fā)/制造成本。簡而言之，外圍零件只關(guān)注本身基本功能，而中央（域）控制器關(guān)注系統(tǒng)級功能實現(xiàn)。

DCU是什么？

域控制器（DCU，Domain Control Unit）的概念最早是由以博世，大陸，德爾福為首的Tier1提出，它是為了解決信息安全，以及ECU瓶頸的問題。

根據(jù)汽車電子部件功能將整車劃分為動力總成，車輛安全，車身電子，智能座艙和智能駕駛等幾個域，利用處理能力更強的多核CPU/GPU芯片相對集中的去控制每個域，以取代目前的分布式汽車電子電氣架構(gòu)（EEA）。

域控制器的核心發(fā)展，還是芯片的計算能力的快速提升，部分TIe1和OEM希望屬于公用信息的系統(tǒng)組件，能在軟件中分配和執(zhí)行，這樣以足夠的資源快速的完成客戶需求的功能，也就是讓軟件和硬件的設(shè)計分離。

雖然這樣的設(shè)計簡化了汽車電子網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，但由于各種數(shù)據(jù)的相互融合也帶來了安全隱患。

例如，智能座艙系統(tǒng)ECU將原有的車載信息娛樂系統(tǒng)與V2X,HMI，儀表等數(shù)據(jù)融合在一起處理，但根據(jù)功能安全ISO26262標準定義,儀表的某些關(guān)鍵數(shù)據(jù)和代碼與HMI的代碼屬于不同等級要求（ASIL），從安全角度應(yīng)該進行物理上的隔絕。因而這樣的設(shè)計又與汽車電子功能安全標準背道而馳。

目前整個汽車電子系統(tǒng)通常由3~5個網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，它們通常由動力總成網(wǎng)絡(luò)（高速網(wǎng)絡(luò)）、舒適系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（中低速網(wǎng)絡(luò)）和信息娛樂系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（多媒體網(wǎng)絡(luò)）構(gòu)成。它們由網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)互連，構(gòu)成一體化整車網(wǎng)絡(luò)。

在高端技術(shù)方面，以Flexray總線為代表的時間觸發(fā)總線技術(shù)的發(fā)展成熟將促進與安全相關(guān)的轉(zhuǎn)向控制等功能的發(fā)展。

未來對于域控制器內(nèi)部的硬件必定要根據(jù)功能安全等級劃分為不同類型的功能，根據(jù)不同類型的功能分配進入不同功能安全支持的芯片內(nèi)。

從現(xiàn)有控制器硬件架構(gòu)看多顆/多核芯片以及冗余架構(gòu)是域控制器設(shè)計主流設(shè)計， 雖然MEB還沒有提供官方硬件控制器信息，但是借鑒Audi zFAS自動駕駛控制器ZFAS，未來域控制器只會在此基礎(chǔ)上增加更多高性能、可靠性的設(shè)計。

《高工智能汽車》采訪了博世的相關(guān)人士，了解到域控制器一般會根據(jù)汽車的功能、安全、區(qū)域來劃分，將汽車的控制部分分為幾大部分。域控制器會接管轄區(qū)內(nèi)各個ECU的控制處理部分，用有強大運算力的處理器統(tǒng)一處理，原有ECU部分只需要按照命令執(zhí)行即可。

下一代EEA

在自動駕駛時代，原有的一個功能對應(yīng)一個ECU的分布式計算架構(gòu)已經(jīng)無法適應(yīng)需求——比如攝像頭、毫米波雷達、激光雷達乃至GPS和輪速傳感器的數(shù)據(jù)都要在一個計算中心內(nèi)進行處理以保證輸出結(jié)果的對整車自動駕駛最優(yōu)。

博世針對這一點在打造一個統(tǒng)一的域控制器，將自動駕駛車輛的各種數(shù)據(jù)聚集、融合處理，從而為自動駕駛的路徑規(guī)劃和駕駛決策提供支持。

在規(guī)劃、決策方面，博世底盤控制系統(tǒng)已經(jīng)在2017年新成立團隊專門研發(fā)域控制器。博世預(yù)計在2019年底向市場上推出量產(chǎn)的域控制器，它搭載了自動駕駛L2、L3需用的中央行車大腦。

博世首先向市場推出支持L2級別的高速公路輔助，包含五個雷達和一個單目攝像頭的域控制器基礎(chǔ)版，提供控制的核心芯片是支持到ASIL-D的微控制器。

下一個版本，即支持L3級別的交通擁堵引導(dǎo)，通過域控制器提高運算能力，為了增加系統(tǒng)的冗余度，額外增加了一塊英特爾提供的微處理器，使駕駛員解放雙手。

在高速公路引導(dǎo)的高速段（L3）以及未來的L4城市引導(dǎo)上，提供超強能力的域控制器，引入在基礎(chǔ)底層、特征層面運算所需要的硬件加速，不排除像GPU硬件加速的芯片，提高域控制器的運算能力。

在2018年CES展上，偉世通推出了下一代SmartCore?座艙域控制器將采用高通驍龍820A汽車級計算平臺的解決方案?？梢酝ㄟ^一套用戶交互界面，在一塊SoC芯片上運行并控制多個座艙域。它將會成為首款采用高通驍龍820A汽車級計算平臺的座艙域控制器平臺。

偉世通總裁兼首席執(zhí)行官Sachin Lawande表示：SmartCore是一項能夠控制車載電子不斷增加的成本與復(fù)雜性的可行解決方案。SmartCore為汽車制造商提供了一種優(yōu)化成本、節(jié)省空間、充分可擴并且可以空中升級的座艙電子解決方案。

奧迪與德爾福共同開發(fā)的zFAS，即是通過一塊ECU，能夠接入不同傳感器的信號并進行對信號進行分析和處理，最終發(fā)出控制命令。這可以理解為德爾福那個多域控制器的“奧迪定制版”。

以二代為例，上面集成的芯片包括：Altera’s Cyclone V SoC FPGAs、32 位 TriCore Tm based mulTIcore uController、Mobileye EyeQ3、NVIDIA Tegra K1 處理器，可以實現(xiàn)完整的數(shù)據(jù)、規(guī)劃、決策處理，從傳感器到這個“主板”，使用的是以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)。而且，除了自動駕駛功能，它還集成進了很多和車輛控制有關(guān)的功能。

MDC的這種設(shè)計方式，優(yōu)勢有兩方面：

一是能夠?qū)鞲信c處理分開，傳感器與ECU不再是一一對應(yīng)的關(guān)系，尤其對于OEM來說，有MDC之后，可以隨意更換傳感器的供貨商；

二是MDC平臺本身的可擴展性，MDC所能夠?qū)拥膫鞲衅黝愋团c數(shù)目并不固定，可以根據(jù)OEM的需求對應(yīng)開發(fā)。

業(yè)內(nèi)人士透露，域控制器未來會成為一個趨勢，各個Tier1也在紛紛布局，但究竟內(nèi)部會以何種數(shù)據(jù)傳輸方式傳輸，以及各個域的劃分標準會是什么樣？目前還未定，現(xiàn)在還是發(fā)展早期。