智能座舱系统架构框图及软件架构解析

传统座舱域是由几个分散子系统组成，这种架构无法支持多屏联动、多屏驾驶等功能，因此催生出座舱域控制器这种域集中式的计算平台。

智能座舱的构成主要包括全液晶仪表、大屏中控系统、车载信息娱乐系统、抬头显示系统、流媒体后视镜等，核心控制部件是域控制器(DCU)。

智能座舱域控制器通过以太网/MOST/CAN，实现抬头显示、仪表盘、导航等部件的融合，不仅具有传统座舱电子部件，还进一步整合智能驾驶 ADAS 系统和车联网 V2X 系统，从而进一步优化智能驾驶、车载互联、信息娱乐等功能。

智能座舱系统架构，功能说明

场景，是做产品设计的一个关键词，也是我们理解产品的一个有效方式；

大家想象下，你是驾驶员，从上车发动，到抵达目睹地停车入库，可能会操作的：

通过大屏/按键，开启空调；（或者通过语音指令开启）

手机开始导航，并投屏到中控/抬头显示；（或者直接车机导航）

打开收音机，切换到自己喜欢的电台

到达目的地后，停车入库过程，开启全景泊车，倒车入库；

有了上述信息，加上大家的驾驶经验，应该很好理解下图的智能座舱系统架构

转自 九章智驾

一般而言，智能座舱域控制器包括如下功能

车辆和环境信息显示功能：中控、仪表、抬头显示、流媒体后视镜等显示交互

娱乐、浏览功能：本地和在线的媒体播放、电台播放等

配置、设置和控制功能：车辆/驾驶信息设置

车内监测：驾驶员/乘员头、脸、眼监测功能和健康监测

交互功能：语音交互、手势控制

连接及导航功能：蓝牙/WiFi、USB，4G/5G，北斗，GPS等

辅助驾驶：环视、后视、夜视等功能

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系统框图及软件架构

我们顺着第一节的系统功能，就比较好进行芯片层面的理解，及域控制器的芯片框图，如下

简单说明下：

左上角的，可以理解是域控SoC最小系统需要的，包括供电，存储（eMMC和DRAM），时钟

左下角的则是功能部分，比如WiFi&BT一般选择双模模组，通过SDIO和SoC通信；Audio DSP也可以只是Codec + PA，只要用于音频采集及播放（具体的语音交互逻辑一般云端结合本地方式处理）；SDCARD则用于保存相关信息

因为域控制器需要和其他ECU通信，比如VCU，比如其他域控制器，一方面SoC中不带有CAN等通信外设，一方面本身需要一颗MCU监控SoC及系统的状态，因此这里一般会配套一套ASIL-B级别的MCU

我们结合软件系统，可以加深对系统及硬件的理解，如下，座舱域控制器的软件系统复杂程度非常高，软件开发人员数目远超硬件人员（还不涉及到算法人员）；

SoC运行Hypervisor，在Hypervisor之上运行两类操作系统，其中对实时性和安全性要求比较高的安全域模块跑在QNX或者Linux系统上；对实时性要求不太高、但对生态要求比较高的娱乐域模块跑在Android系统上；  

MCU运行AUTOSAR系统，用于CAN/LIN总线的唤醒、通讯以及电源管理等；

转自 华阳官网

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座舱域控制器主控SoC

转自 阿宝1990

转自 佐思汽研

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多款车型座舱域控制器实物拆解

特斯拉Model的域控制器，由两块电路板构成，一块是主板，另一块是固定在主板上的一块小型无线通信电路板（图中粉色框所示）。这一块通信电路板包含了LTE 模组、以太网控制芯片、天线接口等，相当于传统汽车中用于对外无线通信的T-box  

主板采用了双面PCB 板，正面主要布局各种网络相关芯片，例如Intel 和Marvell 的以太网芯片，Telit 的LTE 模组，TI 的视频串行器等。正面的另一个重要作用是提供对外接口，如蓝牙/WiFi/LTE 的天线接口、摄像头输入输出接口、音频接口、USB 接口、以太网接口等。      

现代Genesis GV60座舱域控制器，被现代称之为Connected Car Integrated Cockpit即CCIC，无缝连接仪表、中控、HUD、电子倒车镜。CCIC应该使用了QNX的虚拟机，一套硬件拖动中控、仪表和两个电子倒车镜。仪表和中控的尺寸都是12.3英寸，与宝马旗舰iX的座舱设计颇为近似。

拆开表面一层PCB，实际下面还有一片PCB。

图片来源：互联网

主PCB版正面，英伟达的标记非常醒目，SoC可能是英伟达的Xavier，也可能是Orin的座舱版。SoC周边4个LPDDR，一个三星的UFS，背面还有一个Spansion的NOR Flash。左边那个大的芯片可能是博通的以太网交换机。

图片来源：互联网

主板背面，外围的设计非常类似奔驰NTG7的设计，最左边是两路视频输出，通过MAX92936的GMSL做解串行，这是颗特别的芯片，不是美信的常规产品，奔驰也有使用，一路输出到中控屏，另一路将中控屏的内容投射到仪表显示屏。再左边可能是一个4路全景摄像头输入，连接了一个GMSL解串行芯片。再左边两路连接器连在一个解串行上，推测可能是仪表视频输出，再左边是驾驶员行为监测摄像头输入，解串行是MAX96312，也是属于非标准产品。再左边可能是A2B音频总线连接器，由一颗瑞昱的A2B音频总线芯片连接，最右边可能是一颗PHY。

图片来源：互联网

电源板正面，中间靠右的芯片可能是MCU，中间靠左靠上的可能是音频DSP芯片。  

日产车机屏幕通常有8、9、12.3英寸三种，其中9英寸是主流，本次拆解的就是9英寸车机

和之前拆解的车机不同，日产车机是和屏幕一体的，早期的车机大多这么设计。通过FPC软板与屏幕连接，后来改为用解串行芯片加LVDS连接。

外观还有这个版本

从后面看的更明白

9英寸屏幕分辨率是1280*720，电容触摸屏，支持苹果CarPlau和Android Auto，支持DAB，两个USB。本次拆解是美国版本日产车机，从标签可以看出是日本歌乐制造的。

屏幕与车机之间隔着一块铁板

两边是天线

与高端车机一样，电路板也是分成三块，一块是电源音频MCU，另一块是主处理器板，还有一块是DAB收音板。

主处理器板

主芯片是韩国Telechips的TCC8031，就是中间面积最大者。Telechips名不见经传，实际在中低端车机领域实力很强，2021年收入大约1.1亿美元，出货量超千万片。

TCC8031左下方是LG INNOTEK的一个蓝牙与WiFi模块，这是全球最小的蓝牙与WiFi模块，型号为ATC5CDL001。

TCC8031正下方是两片DDR3 DRAM，型号为EM6HE16EWAKG-10H，容量为每片4Gb，也就是0.5GB，估计制造工艺是28纳米，这是中国台湾地区的钰创供应的，钰创是罕见的内存设计公司，自己设计内存再委托华邦晶圆厂代工，年收入大约2亿美元。

TCC8031左边是一片SDARM，型号为EM636165TS，容量非常小，只有16Mb，体积却不小，估计是0.13微米也就是130纳米工艺制造的。

在TCC8031正上方的芯片，从型号推断是中国深圳企业江波龙电子供应的eMMC，江波龙也是上市公司，与钰创一样是IC设计公司，在中国台湾地区代工，容量为8GB，或许是比较老旧的MLC NAND。

TCC8031左上方是Telechips的TCC8003，这是一颗音频处理芯片。在钰创SDRAM左边还有一颗比较小的芯片，是Telechips的TCC5027，是TCC8031的电源管理芯片。

主板背面如上图，只有一颗大的芯片，是中国台湾地区晶豪科技公司提供的Bootloader Flash，型号EM29LV320A，容量只有48Mb，体积硕大，估计也是130纳米工艺制造的，晶豪科技2021年收入大约2亿美元，2022年能到2.5亿美元。

第二层板，中间是DAB收音模块。

最底层的电路板，主要是收音、供电、音频放大和MCU。收音方面，也是Telechips的芯片，或许是TCC3171。解串行方面是美信的。电路板背面主要芯片是瑞萨的MCU。麦克分输入放大与音频，CODEC是AKM的AK4616，尽管日产处处节约成本，甚至包括低密度的线路板都考虑到了，但是音质方面居然破例用了一颗单独的音频DAC，音源对音质影响最大，远高于扬声器单元和放大器，可惜大部分厂家包括上百万的豪车也是用主芯片里的音频DAC，日产破例用了PCM1681做音频DAC，就在左上角，PCM1681属于BB公司，BB公司后来被德州仪器收购。

  PCM1681信噪比105分贝，24-Bit, 192-kHz，价格也很低，只有1.5美元，但音频线路要重新设计，有点麻烦。针对座舱的音频设计，如果考虑德州仪器的PCM1794，价格大概14美元，但比在扬声器增加70美元来的效果要好得多，若是顶级音频发烧友，推荐ESS的ES9038PRO（价格约100美元）或者4片PCM1704并联，效果比在扬声器上增加500美元来得效果要明显。音频放大则是意法半导体的D类放大器，最大4路20瓦输出。 

编辑：黄飞