汽车域控制器架构和OTA的心脏：网关的四大豪门（下）

2022-05-25 来源：佐思产研

2011年德州仪器推出J6系列座舱芯片，至今大众、奥迪、宝马、奔驰还在使用J6，2017年德州仪器开始设计J7系列芯片，德州仪器对数字处理器芯片一直兴趣不高，模拟器件才是德州仪器的主要利润来源，模拟器件最低75%以上的毛利率让德州仪器在设计数字芯片时也尽可能地降低成本。不采用ARM的先进核心IP，扩大应用面及提高出货量是降低成本的主要方法。

J7系列即TDA4X，针对ADAS、自动泊车、深度学习、网关、边缘计算、DMS、CMS等均有对应的产品。

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J7系列内部框架图，基本涵盖了所有运算资源。J7的异构运算体系，初代J7即TDA4VM一般只有两个A72内核，下一代TDA4AM拥有四个A72内核，再下一代最高有八个A72内核。

德州仪器网关路线图

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与瑞萨一样，德州仪器也是推广所谓的中央计算服务器架构。

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中央化服务器架构的好处包括减少15-20%线束，减少继电器盒子，减少连接器，更低的系统成本，SOA架构要真正实现也需要中央化服务器架构，还有大量计算资源可复用，降低系统成本。

关键就是网关。图片来源：互联网

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DRA829J内部框架图，包括两个A72@2.0GHz内核，算力略低于瑞萨的S4，有24K DMIPS。两个C66X DSP，最高频率1.35GHz，算力有40 GLOPS。两个R5F内核做MCU岛，功能安全ASIL-D级，4个R5F@1GHz，做实时通用计算，算力最高8K DMIPS。还有一个100GFLOPS算力的GPU，聊胜于无。DRA829最大特色是内置8端口L2级以太网交换机，大大节约系统成本，DRA821略低，是4端口。以太网交换机有一个端口最高支持5Gbps带宽即USXGMII，其余都可以支持2.5Gbps即HSGMII。不过如果需要L3级调整，还是需要外接以太网交换机。DRA829拥有4个3.0版两通道PCIe接口，比瑞萨的S4和NXP的S32G2多两倍。

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按德州仪器的构想，用DRA829V将多个TDA4芯片级联，最高可连接4个，如果是TDA4的旗舰型号TDA4H/TDA4VH，那CPU算力可达400K DMIPS，AI算力有128TOPS，足可以做汽车的核心服务器了。

德州仪器在汽车以太网物理层领域持续发力，陆续推出满足802.3bp（DP83TG720R-Q1）和802.3bw（DP83TC811S-Q1）标准的物理层芯片，对于构成网关系统非常有帮助。

英飞凌的网关系统实际就是其MCU的扩展应用，其TC37XX系列是电动车底盘领域大放异彩，英飞凌也逐步加大其MCU的适用范围，英飞凌推出两个网关应用，一个针对24V拖车，一个针对智能驾驶的车型。

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CPU A是牵引车的MCU，CPU B是拖车的MCU，用英飞凌、Xilinx和Xylon联合发明的HSSL连接，HSSL就是High Speed Serial Link，高速串行连接，可以连接两片TC397这样的MCU，也可以让TC397与FPGA连接，带宽为320 Mbit/s，说实话这个真不能算高速。CPU A与一片台湾瑞昱的以太网交换机RTL9047连接，CPU B与传统车载网络连接。

RTL9047是5端口以太网交换机，内含5*100BASE-T1 物理层，可以省去5个物理层芯片，大大节约成本，一个千兆上行接口。这个是针对目前网关设计的，同时也考虑成本，当然不支持2.5Gbps带宽和PCIe连接。

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这是TC377TX为核心的网关。不过也是针对当下汽车电子域控制器架构的。TLF30682QVS01、TLS4125V50、TLS203B0、IR3883这些都是英飞凌自己供应的电源IC，TLE9250、TLE9252、TLE9254、 TLE9255这些都是英飞凌自己的CAN收发器，TLE7258是LIN收发器，TLE9222是Flexray收发器，也是英飞凌内部供应，88Q5050是Marvell美满电子的以太网交换机，这是2017年的产品，同系列的还有88Q5030，88Q5072和88Q6113。其中88Q5030有5口用于通信，88Q5050有8口用于通信，5072与6113有11口用于通信。

88Q5050是8端口以太网千兆比特容量交换机具有4个固定100BASE-T1端口，以及可从1 100BASE-T1、1 100BASE-TX、2 MII/RMII/RGMII、1 GMII和1 SGMII 端口中选择另外四个端口的可配置选择，支持802.3bw，但不支持802.3bp也就是百兆车载以太网，88Q5050已被NVIDIA DRIVE Pegasus自动驾驶汽车平台采用，但还不算先进，目前最先进的是美满的88Q4364和博通的BCM8957X，支持802.3ch即万兆车载以太网，而更高级的带宽达25G的802.3cy标准可能在明年就会出现。

88EA1512是千兆以太网物理层芯片，是美满电子早期产品，特斯拉大量使用，只满足十几年前的EAVB标准，不满足最新的车载以太网标准即802.3bp标准。
88Q2112是美满电子新产品，符合802.3bp和802.3bw标准。

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上图为TC377X的内部模块，这是目前的主流MCU，和NXP的S32G2以及瑞萨的S4未来网关专用芯片比，算力和接口方面自然不如。TC39X系列是6个TriCore内核，运行频率只有300MHz，算力是2400DMIPS，TC377X系列是3个TriCore内核，算力减半，1200DMIPS。TC377X包括12路 CAN FD, 1x路FlexRay， 12路LINs，2路千兆以太网，1路HSSL。其制造工艺是40纳米，前面NXP、瑞萨和德州仪器的都是16纳米。