ElectroKnox 借助賽靈思 Zynq平臺將軟件定義汽車變成現(xiàn)實

項目簡介

ElectroKnox 公司為現(xiàn)代互聯(lián)汽車提供了橋接各種通信協(xié)議的域控制器和智能中央網(wǎng)關解決方案。其高計算性能產(chǎn)品便于 OEM 廠商在無需更改硬件 的前提下，適應不斷變化的車載網(wǎng)絡拓撲，從而滿足軟件定義汽車的未來需求。

ElectroKnox 需要為前沿汽車應用、服務和安全建立通用且強大的基礎。該公司的 SGW1000 汽車智能網(wǎng)關解決方案是一種基于賽靈思 Zynq UltraScale+ MPSoC 平臺的軟硬件統(tǒng)一平臺解決方案。該方案支持 OEM 廠商快速在軟件中開發(fā)功能，并縮短上市進程，讓“軟件定義汽車”的理念進一步貼近現(xiàn)實。

圖1 ElectroKnox 汽車網(wǎng)關硬件為前沿汽車應用、服務和安全提供通用且強大的基礎 （來源：ElectroKnox 公司）

行業(yè)挑戰(zhàn)

汽車市場目前對軟件定義功能和應用的需求越來越旺盛。這種需求需要一種先進的網(wǎng)關，才能提供通用性，傳輸大量數(shù)據(jù)，并為客戶提供數(shù)據(jù)加速和數(shù)據(jù)分析功能。此外，由于 OEM 車輛和軟件定義車輛在需求上存在較大差異，因此需要一種功能更強大且良好平衡的通用型解決方案，以及可以插入到該解決方案中的穩(wěn)固的中間件平臺。

ElectroKnox 借助 Zynq 平臺內(nèi)的可編程邏輯而開發(fā)的SGW1000 網(wǎng)關解決方案能夠滿足這些需求。它不僅適用于消費型汽車領域，也能用于其他類型的車輛，例如電動汽車 (EV)、工程車、商務車和機器人運輸車。

圖2 ElectroKnox 車載計算機圖例。（來源：ElectroKnox 公司）

解決方案

SGW1000 網(wǎng)關具備以往在傳統(tǒng) ECU 上無法實現(xiàn)的復雜軟件功能，例如為保障安全而提供的基于 AI 的入侵檢測算法，以及提供 Wi-Fi/LTE 支持。此外，Zynq 的高性能 ARM^? 多核多處理系統(tǒng)也支持采用前沿的車輛功能，例如整車 OTA 更新和遠程診斷。隨著車輛通信日趨復雜和對高性能與日俱增的需求，所有上述SGW1000 網(wǎng)關的功能，都將為 OEM 廠商滿足市場需求帶來重要優(yōu)勢。

賽靈思 Zynq 平臺從軟硬件角度均是 ElectroKnox 的模塊化網(wǎng)關解決方案的重要基礎。SGW1000 的一項重要特性就是其軟硬件的靈活應變能力。

圖3 ElectroKnox 車載計算機硬件組件原理圖。（來源：ElectroKnox 公司）

硬件

使用 Zynq 的四核 ARM Cortex^?-A53.雙核 ARM Cortex-R5，SGW1000 內(nèi)含足夠的聯(lián)網(wǎng)和計算資源，既可用作中央或區(qū)域網(wǎng)關，也可用作域控制器。Zynq 平臺的硬件加速功能可為整合其他 ECU 功能提供充足的處理能力。因此，OEM 廠商能夠節(jié)省 ECU 硬件成本以及車輛內(nèi)的物理安裝空間。

Zynq UltraScale+ MPSoC 平臺的另一大優(yōu)點是它可以通過各種 I/O（包括 CAN-FD、LIN 和以太網(wǎng)端口）提供可定制接口，從而提高設計的靈活性。

圖 4 ElectroKnox 軟件平臺具備硬件無關接口和基于標準的可編程中間件。（來源：ElectroKnox 公司）

軟件

借助 Zynq 平臺獨特的自適應可編程邏輯特性，ElectroKnox 得以在新產(chǎn)品設計中，加入過去在基于微控制器的車載 ECU 上不能運行的更復雜的軟件。

SGW1000 在設計上能快速適應任何汽車架構(gòu)。它的創(chuàng)新軟件開發(fā)平臺是一種不受硬件接口影響的平臺，從而使得 OEM 廠商可以靈活地使用不同的硬件配置。而它的全棧軟件開發(fā)套件 (SDK) ， 則可簡化車輛功能與應用開發(fā)，提高軟件的可重復使用能力。

如果將 ElectroKnox 的汽車網(wǎng)關用作車輛通信核心的中央通信模塊，就可以實現(xiàn)整車 OTA 更新。它將可以促進、優(yōu)先排序和協(xié)調(diào)多個 ECU 和車載域之間的更新。此外，Zynq 器件本身也支持軟件和 OTA 更新。Zynq 器件內(nèi)的軟硬件可編程能力在更新系統(tǒng)性能上展示出了無語倫比的價值， 即使車輛已投入使用也能隨時進行調(diào)整更新。這對于設計中進行糾錯，添加新功能或更新任務關鍵型功能，有重要意義。

ElectroKnox 創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Brian Xiong 表示：“我們從包括算力、加速能力、通用性和可升級性等多個不同角度考察了不同的硬件平臺方案，最終決定采用賽靈思技術。賽靈思平臺配合我們的軟件，使得我們可以輕松地傳輸 AI 數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、CAN 和高速以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，同時為未來的更高功能要求做好準備。此外，賽靈思技術還為我們擴展和支持新的硬件特性，打開了方便之門。”

ElectroKnox 硬件總監(jiān) Francis Pang 補充說：“高度靈活的架構(gòu)是我們最看重賽靈思平臺地方，其將多個處理引擎與可編程硬件邏輯結(jié)合在了一起。電動汽車市場和普通汽車市場正在快速演進。與使用 ASIC 相比，我們采用賽靈思技術能更快地適應這些市場及需求變化。未來究竟什么技術會成為主流，我們并不確定。有了賽靈思技術，我們可以延續(xù)現(xiàn)有的產(chǎn)品開發(fā)，不必擔心需要從頭開始重新設計?！?/p>

設計成效

自從 SGW1000 汽車智能網(wǎng)關推向市場后，ElectroKnox 從客戶那里獲得了大量的正面反饋。Xiong 先生表示：“我們提供的硬件具有通用性，我們提供的軟件也具有特有的開放標準特性，客戶非?？春眠@些特性。這正是一直以來他們所追求的特性。我們使他們有機會更自由地采用更多新技術?！?/p>

Xiong 先生表示，ElectroKnox 正著眼于與市場新進者合作試點項目。比如與積極尋求先進技術的電動汽車公司和自動駕駛汽車公司合作。他 認為，該平臺還可以被用作數(shù)據(jù)中心，為眾多服務提供商和應用提供商驅(qū)動控制和通信提供支持。