【导读】人工智能正深度融入汽车电子电气架构，鞭策从域节制到区域节制的厘革。智能履行器与微节制器、传感器协同，闪开门、空调到主动驾驶都更智能高效。新架构降低体系繁杂度，晋升数据处置惩罚能力，为安全、能效与个性化体验奠基基础，重塑将来驾驶。

来历：意法半导体

公家往往会认为，主动驾驶就是汽车人工智能(AI)，这类认知只是汽车人工智能的冰山一角，袒护了一场更深条理的看不见的技能厘革：人工智能正于融入车辆电气/电子架构的各个方面，这是一个繁杂而周详的体系，所涵盖的规模远不止主动驾驶功效，还有包括网络数据的传感器、及时处置惩罚数据简直定性微节制器，以和节制汽车安全要害型功效的履行器。

这场深刻的改变不仅关乎车辆的“视觉”层面，更于在人工智能怎样从底子上从头界说从开门到主动驾驶的整个用车体验。

电子电气架构（图1）组成了现代汽车的基础，撑持愈来愈多的基在人工智能的高级功效。于这个体系中，微节制器及微处置惩罚器阐扬着至关主要的作用，由于它们必需及时处置惩罚信息，并将虚拟指令转化为现实动作。不管是主动驾驶体系的转向操作，还有是电动座椅调治、空调节制，节制切确度及相应能力都依靠在数据处置惩罚器之间繁杂的交互操作。

于汽车上，可以或许处置惩罚数据之处寥寥可数，特别是履行人工智能计较及体系节制的处置惩罚器：

1.微节制器 (MCU) 于汽车上处置惩罚数据，实现快速及时相应。例如，MCU 节制各类履行器，监控要害部件的状况，或者于妨碍安全模式下接受车辆节制。

2.微处置惩罚器 (MPU) 及图形处置惩罚单位 (GPU) 处置惩罚更繁杂的使命，例如，图象辨认或者高级数据可视化，为主动驾驶赋能，并晋升用户体验 (UX)。

3.数据中央，此中云计较技能可以周全完美数据阐发及优化机能，这对于在长途诊断及车队治理等使命至关主要。

这类三层架构提供了一个完备的人工智能框架，完全转变了总体用车体验，凸显了人工智能于下一代汽车成长中的渐主要的鞭策作用。

本文重点会商所谓的端点的繁杂性，微节制器于此中阐扬着至关主要的作用。

图 1：区域化电气电子 架构示用意。该架构由四个区节制单位及一个节制高级驾驶辅助体系 ADAS

及信息文娱体系的中心计较机构成。蓝色/紫色图形是端点装备，与区节制单位相连。

于车辆架构中，端点装备是指凡是由小型、资源受限的元器件（例如，微节制器、传感器及履行器）构成的硬件体系。传感器丈量温度、压力、速率等物理特征；微节制器以最小的延迟及时处置惩罚传感器数据，并向履行器发出指令，履行器将电子旌旗灯号转换为物理动作，例如，转向、制动或者加快。

每一辆车都有许多端点装备，这些端点必需及时同阵势交互及通讯。图2以车门节制体系为例，申明了单个端点的繁杂性。凡是，每一个车门都有一个如许的端点，而整辆车则有许多端点（例如，车顶、后备箱、照明等）。

打开车门等简朴动作触及一系列繁杂的事务，展示了微节制器、传感器及履行器之间的深度交互：

1.车门内的超宽带 (UWB) 传感器检测到车钥匙的靠近，同时微节制器处置惩罚传感器数据。

2.履行器解锁车门，实现无钥匙进入。

3.履行器睁开后视镜。

4.唆使灯闪耀，向驾驶员发出视觉旌旗灯号。

5.迎宾步伐启动，例如，气氛灯点亮，喇叭发出问候，车外照明灯点亮。

6.数字驾驶舱激活，显示有效信息。

7.信息文娱体系最先初始化，并经由过程蓝牙/Wi-Fi 毗连驾驶员的智能手机，预备个性化内容。

8.空调体系开启，提早打开凉风或者热风。

9.影象座椅经由过程多个履行器调解至预设位置。

10.标的目的盘位置调解，利便驾驶员进入驾驶舱，然后调到预设位置。

11.后视镜按照存储的偏好举行调解及校准。

这一流程链并不是详尽无遗，且于差别车型之间差异巨年夜，可是，它凸显了浩繁分离端点之间繁杂的协同操作，也反应了汽车制造商面对的更广泛的挑战。

图 2：采用车门节制体系的端点示用意。图示端点集成为了多种传感器、一个微节制器、十三 个履行器及其他电子元件，

卖力节制车窗起落机、后视镜调治机电、车门锁等差别功效，凸显了这类端点架构的繁杂性。

汽车厂商面对的挑战：应答现代汽车的繁杂性

于打开车门如许看似简朴的操作暗地里，却隐蔽着搭客看不到的后台运行的许多繁杂功效。如今，汽车厂商最先集中整合这些功效，接下来将这些功效酿成可以软件界说及收集化，富厚功效，以晋升用户体验。这类行将到来的繁杂性给汽车制造商带来了诸多挑战：

1.跟着功效数目不停增长，为了确保差别的功效无缝运行，体系集成变患上越发繁杂。

2.确保差别体系、差别供给商之间的兼容性至关主要，且极具挑战性。

3.需要新的架构来高效治理能源及充电体系。

4.治理来自多个供给商的更新，同时确保靠得住性是一项庞大挑战。

5.立异、合规及成本的均衡始终是一项挑战。

6.市场要求开发周期愈来愈快，同时产物质量不克不及受任何影响，这给车企带来了保质交货的压力。

这些挑战迫使车企从头思索并重塑其现有的电子电气架构。采用分区节制架构于全世界汽车制造业已经成为一种趋向。

汽车行业正于从传统的域节制架构转向区域节制架构。于域节制体系中，每一个节制域，例如，动力总成、驾驶辅助、信息文娱，包括域内端点于内，都是自力运行的，这类结构设计致使布线变患上繁杂，硬件装备冗余。另外一方面，区域节制架构将汽车分为多个物理区，并将多个零丁的域及端点整合到年夜型微节制器内，今天，这些微节制器又集成为了人工智能功效。这类架构的利益是：

1.降低布线繁杂性及重量

2.削减小型微节制器的数目，将其整合成更年夜的集成 AI 加快器的多核微节制器

3.简化软件治理，削减代码量 (LoC)

4.赋能集中式数据处置惩罚，加速决议计划速率

5.促成体系间高效的数据互换及协同操作。

域节制架构转向区域节制架构，标记着汽车技能的庞大改变，此中，以太网尺度阐扬着要害作用。跟着先前的尺度正于慢慢退市，以太网正于成为现代汽车的焦点通讯主干网。区域节制架构的乐成实行于很年夜水平上取决在以太网技能的集成。

为了撑持这一改变，意法半导体等领先的半导体系体例造商正于将多个以太网端口及嵌入式以太网互换机直接集成到微节制器内。这项立异使汽车制造商可以或许从底子上实现车辆电气电子架构的现代化，优化数据通讯，并为人工智能等前瞻性运用奠基基础。基在以太网的架构不仅提供更高的带宽，还有提供满意现代及将来车载运用需求所需的矫捷性。

新呈现的人工智能运用愈来愈多地于运行于区域节制单位 (ZCU)上 ，这些处置惩罚单位安顿于传感器及履行器四周，可以或许有用缩短处置惩罚延迟。今天的数据网络量足以进一步加速人工智能的运用普和，跟着数据量的增长，人工智能模子正于不停改良，例如：

1.异样检测晋升车辆安全性：人工智能模子可检测数据模式及异样环境，实实际时监测及自动维护。

2.动力总成及能源治理优化：人工智能模子驱动的体系可优化电池机能及燃油效率，并顺应驾驶前提。

3.虚拟传感器及传感器交融：人工智能交融来自多个传感器的数据，或者模仿传感器检测，晋升车身、底盘及热治理体系决议计划的智能化程度。

4.自顺应处置惩罚：人工智能优化输入输出数据，从而加速电池充电速率，提多发念头能效，并晋升机电机能。

人工智能正于从头界说汽车的电气/电子 (E/E) 架构，将智能履行器置在焦点位置，完全转变汽车技能。从打开车门、智能空调，到主动驾驶，人工智能为微节制器开启许多全新的运用时机，让驾驶变患上更安全、更高效，并晋升驾驶体验。从域节制到区域节制架构的改变，降低了集成繁杂性，改良了数据处置惩罚机能，并为猜测性维护、优化能源治理及传感器交融等立异运用奠基了基础。

断晋升、互操作性不停加强，以和上市时间压力等挑战，人工智能仍为晋升车辆安全性、能效及用车便当性提供了巨年夜的机缘。汽车行业正处在一个新时代的初步，人工智能不仅可以或许转变驾驶体验，还有能塑造将来的绿色环保汽车。

作者信息

Yoann Foucher

意法半导体汽车微节制器战略产物部总监

Dr. Florian Baumann

意法半导体技能参谋