基于Arm平台的ADAS引领汽车安全未来

作者：Arm 汽车事业部欧洲、中东和非洲市场总监 Guilherme Marshall

驾驶辅助功能正日益成为驾驶员感官的延伸。这些功能利用摄像头、雷达和其他传感器检测潜在危险，向驾驶员发出警告，采取纠正措施，在必要时还可代替驾驶员进行持续控制。这些创新的汽车技术被称为先进驾驶辅助系统 (ADAS)，不仅可以提升驾驶体验，还能为道路使用者带来更高的整体安全性。

虽然没有 L2 级驾驶员控制辅助系统 (DCAS) 和 L3 级自动车道保持系统 (ALKS) 等自动驾驶功能那么广受报道，但驾驶员辅助和主动安全功能将在未来的每辆汽车中发挥关键作用。通过融合前方碰撞预防、车道保持辅助和行人自动紧急制动等多种功能，ADAS 有助于显著减少道路上的死亡事故。

据估计[1]，相关技术有望每年帮助美国减少约 21,000 起死亡事故。无独有偶，近年来，欧盟委员会和美国国家公路交通安全管理局 (NHTSA) 等监管部门和交通安全机构纷纷采取措施，加快部署部分主动安全技术。

此外，消费者也越来越重视便利性和安全性，这也增加了对先进汽车技术的需求。现在，这些驾驶辅助功能在软件定义汽车 (SDV) 中越来越普遍，车厂也因此面临着巨大的压力，以确保 ADAS 主动安全功能在汽车中得到广泛部署。

ADAS 功能普及背后的挑战

但现实情况是，某些主动安全功能在全球范围内的部署率仍然较低。这主要受到以下技术和经济性挑战的影响：

平台可扩展性不足：传统的离散式电子架构，如其中的分布式电子控制单元 (ECU)，已不再适用于 SDV。车厂现在需要能涵盖高端市场和大众市场的可扩展平台，以保护软件投资并实现量产后盈利。

软件复杂性：将 ADAS 集成到现有汽车架构中需要进行复杂的软件协调。到 2030 年，ADAS 和自动驾驶将占车载软件开发成本的 51%，每年超过 400 亿美元。目前，不同系统在集成、测试和验证过程中的低效表现大大增加了这些成本。

传统组织实践的局限性：车厂面临着从硬件导向的物料清单 (BOM) 向软件定义的业务模式转变的挑战。领域孤立和对跨车辆平台的软件及半导体投资分析不足，导致在需要做出长期战略决策时低效率的战术决策。

全球标准和法规的差异性：不同地区和国家树立了不同的安全标准和法规，ADAS 技术需要一一满足。如何发展一套面向未来的可扩展 ADAS 平台，使其一方面可以更灵活地应对新要求，同时又能提供更长的生命周期，是行业迫切寻求的解决方案。

Arm 助力车厂应对未来挑战

凭借变革性的汽车技术和出色的软件生态系统，Arm 始终立于行业前沿，致力于为 ADAS 和自动驾驶系统提供可扩展、高效和创新的解决方案。2024 年 3 月，我们和生态系统伙伴共同发布了新的 Arm 汽车增强 (AE) 处理器以及新的虚拟平台，旨在帮助高效交付 ADAS 解决方案、缩短产品上市时间，同时提高性能和安全性。

多年来，Arm 的 AE 基础 IP 套件一直是汽车电子产品的基石，不仅兼具出色的性能、可扩展性、能效和独有的安全功能，还有助于简化 ISO 26262 ASIL B(D) 和 ASIL D  的认证过程。

AE 产品组合的新成员包括：

Armv9 Neoverse CPU：新服务器级处理器，具备出色的单线程性能。

Armv9 Cortex-A CPU：两款先进的处理器，兼具优越的性能（Arm Cortex-A700 系列）和效率（Cortex-A500 系列）。

64 位实时 CPU：结合了高性能与确定性，是 Arm 在该类目的首款产品。

图像信号处理核心：针对人工智能 (AI) 计算机视觉进行了优化。

这个广泛的 AE IP 产品组合为构建软硬件平台奠定了基础，该平台能够涵盖从入门级 ADAS 功能到 SAE L3 级自动驾驶再到更高等级自动驾驶汽车，实现最大限度的复用性和无缝扩展。

这些产品为芯片供应商、车厂和汽车供应链上的其他合作伙伴提供了全面的计算基础。Marvell、MediaTek、NVIDIA、恩智浦、瑞萨电子、Telechips 和德州仪器等公司都已经开始采用新的 Arm AE IP 产品组合。

汽车计算子系统 (CSS)

展望未来，系统只会越来越复杂，对安全性的要求也会越来越高。Arm 汽车计算子系统 (CSS) 预计将于 2025 年交付，将使用最先进的代工厂工艺，提供经过预先集成和验证的 Arm AE IP 配置，优化性能、功耗和面积表现。这将为我们的合作伙伴整合各种不同的组件，从而提高计算性能和效率，缩短产品上市时间。

Arm AE IP 产品组合的三大优势

无缝的计算可扩展性

Arm 新的 AE CPU 包括 Neoverse V3AE、Cortex-A720AE 和 Cortex-A520AE，可覆盖 ADAS 和自动驾驶应用的方方面面。无论是安装在挡风玻璃上的前视系统，还是用于无人驾驶汽车的全冗余 AV 计算机，这些处理器都可以提供出色的性能和能效表现。

此外，64 位 CPU Cortex-R82AE 为实时算法和 ASIL D 安全监控带来了杰出性能。最后，新推出的 Mali-C720AE ISP 可提供高达 1.5Gpix/s 的吞吐量并减少了延迟，可安全地预处理来自更高分辨率摄像头的图像，包括其拍摄的驾驶、泊车和舱内场景。

值得信赖的安全保障

基于 Arm 在功能安全和信息安全方面久经验证的出色表现，新的 AE IP 套件新增了多项功能，它们引入了简化符合 ASIL B 要求并减少安全威胁的功能。例如，新的瞬时故障保护 (TFP) 功能有助于提高系统可靠性，扩大硬件诊断范围。

加速软件就绪

通过 SOAFEE 以及汽车行业的其他计划，Arm 正基于最新开放标准建立一个成熟而庞大的汽车生态系统。SOAFEE 已经创建了一个全新的软件解决方案生态系统，通过提供软件一致性来支持芯片开发和部署过程，从而在 2025 年实现 Arm 汽车计算子系统在汽车领域的应用。

为了应对错综复杂、代价高昂且耗时的 ADAS 功能开发、确认和验证任务，我们与亚马逊云科技 (AWS)、西门子以及 Corellium 等合作伙伴联合推出了一个新的虚拟平台，通过在基于 Arm 架构的服务器上运行 Arm 代码来实现加速。对新的 AE IP 而言，有了这样的开发环境，意味着可以在物理芯片准备就绪之前开发和测试软件，从而缩短开发时间，加快产品上市进程。

基于 Arm 平台的 ADAS 引领汽车安全未来

ADAS 对于提高汽车安全性、防止数百万起事故和挽救无数生命至关重要。广泛普及 ADAS 是迈向更安全、更高效的未来交通的重要一步。

Arm 提供的技术套件可用于应对汽车行业正在发生的巨大变革。Arm 长期致力于携手合作伙伴，共同在 Arm 平台上构建汽车计算和安全性的未来。