英文版 English version:Advances in ADAS – Getting Closer to the Self-Driving Car
汽车制造厂商不断改进汽车设计，推出的每一款新车型让驾驶体验益发安全和舒适。过去几年来，汽车设计出现了一种明显的技术化趋势，旨在让汽车驾驶更加轻松。本年度的国际消费电子展之所以备受瞩目，一则在于参展汽车厂商众多，二则因为几乎所有厂商都携无人驾驶汽车参展，让人不免大胆预测无人驾驶汽车未来五年内就有望问世。我第一次对无人驾驶汽车的认识是在 1993 年，当时观看了一部叫做《侠盗飞车》(《Demolition Man》)的电影（当然我敢说科幻电影早有类似的例子）。电影场景设定在 2032 年，对 iPad 和 Skype 的描述也极为准确，我们在这段视频辑中可以得到证实。唯一出乎意料之外的是，对于这些技术何时能够实现，导演的估计未免过于保守！
科幻小说往往引入一些超前的概念，历来都是预测未来的充满趣味的晴雨表。亲眼目睹这些想像成为现实，不免让人心潮澎湃，但是目前对它们的发展还有一个更加迫切的需求。2012 年 8 月，普华永道和美国汽车研究中心联合发布了一篇题为《无人驾驶汽车：下一代革命》的全面性报告。报告中列出了一些汽车驾驶危险方面的令人心惊的数据：
“2010 年发生了约 600 万起汽车交通事故，其中 93% 由于人为错误造成。”
因此，通过应用新技术制造更加安全的汽车，对社会而言意味着巨大的好处。身为技术迷和工程师，我们通常更关心如何让汽车驾驶体验更加安全。无人驾驶汽车在安全方面的好处已获得了大量的宣传，而实现这一目标的途经就要借助高级驾驶员辅助系统(ADAS)。如同 Soshun Arai 所言，ADAS 是一系列旨在提升车辆系统安全和驾驶性能的车载技术的结合。一些诸如巡航控制、后视摄像头和自动照明的功能目前作为汽车标准配置业已应用多年。目前我们常常看看的一些功能包括交通警示、正确车道提醒、盲点可视和自动刹车。一般而言，消费者接受新技术的速度往往低于研发的速度，安全功能投入应用在消费者级汽车上常常耗时日久，其中原因或许就在这里。
ADAS 可基于各种不同的系统，包括视觉/摄像头、传感器技术、汽车数据网络、车间通讯系统和车外通讯系统。未来的联网型汽车将越来越多地利用无线网络实现与其他车辆和公路的互动，为乘客提供更多安全和最新的信息。
在 ARM 工作有很多吸引人的地方，其中之一就是可以目睹我们的合作伙伴是怎样开发让概念一跃成为现实的 SoC 的。最重要的是，无人驾驶汽车不是由人，而是由 SoC 控制。在 2015 年嵌入式系统展会上，Xilinx 推出了全新UltraScale+ 系列的 FPGA、3D IC 和 MPSoC，其中包括 Zynq UltraScale+ MPSoC（多处理器系统级芯片）。完整的新闻发布稿，详见此处。这种芯片在异构型 MPSoC 领域处于领先地位，采用全可编程 UltraScale SoC 架构，处理器可从 32 位扩展至 64 位，对虚拟化提供支持，同时结合软件和硬件引擎，用于实时控制、图形/视频处理、高级电源管理以及可实现多方面防护、安全和稳定性的技术改进。所有这些改进对下一代驾驶者辅助系统都有着巨大的影响。您可以阅读 ARM 公司的 Phil Burr 在嵌入式系统展会上与来自 Xilinx 的 Larry Getman 谈论这条新闻的详情。
新型Zynq MPSoC经历了严格的规划和验证过程，确保在防护、安全和可靠性方面均达到要求。该处理子系统采用了用于确定性操作的双核ARM® Cortex®-R5实时处理器，确保最高级别安全和稳定性所需的响应速度、高吞吐量和低延迟性。独立的安全单元带来军用级别的安全解决方案，比如安全引导、密钥和保管库管理，以及防纂改功能——这些都是机间通讯和工业级 IoT 应用的标准要求。道路上行驶的每一毫秒都非常重要，ARM 出品的 16FF 内存编译器生成快速缓存实例，让最重要数据的访问更加方便，让系统运行更为迅速。此外，芯片开发中实施了 ARM CoreSight 的调试和跟踪技术，具有片内可见度，带来迅速的漏洞诊断和性能分析。例如，CoreSight 确保芯片达到 ISO 26262 所要求的高质量标准。
相比上一代 Zynq-7000，这款新产品性能提升，功耗降低，各方面均有显著改善。除了多处理器自身的优势，它同时集成主控制器，成为驾驶员安全 ECU 的主要计算系统。更加集成化的车辆 ECU 具有的系统智能扩展了未来将出现在下一代汽车中的实用性安全功能。
新型Zynq UltraScale+ MPSoC 采用融合了改进DSP 和收发器的新UltraScale+ FPGA 技术，包含诸如UltraRAM 内存和互联优化等新功能。这进一步提供了无以伦比的异构多重处理水平，分配“合适的引擎执行合适的任务”。位于处理子统中心的是64 位四核ARM Cortex-A53 处理器，具有硬件虚拟化、不对称处理和ARM TrustZone® 的完全支持。新的MPSoC 的系统级性能功耗比约是从前替代产品的四倍。
来源：Xilinx
提升驾驶员安全涉及许多重要的因素，其中之一就是应用摄像头实时显示车辆周围的情况。用飞行摄像头显示周围环境的立体影像需要高效的 3D 图形渲染技术。为了获得全面的图形提速和视频解压缩，Zynq 采用 ARM Mali™-400MP 专用图形处理器和 H.265 视频解码器单元，并支持 Displayport、MIPI D-PHY 和 HDMI。
Xilinx FPGA结合 Cortex-R5 和 Cortex-A53 处理器，它们的强大功能辅以经过优化的HW/SW 分区技术，让 Zynq 可以执行自适应巡航控制、前方碰撞预警和自动避让自行车和行人的刹车系统等功能。汽车厂商在设计安全功能时不忘骑车人，这让他们听到会非常开心！最后，芯片还加装了专用的平台和电源管理单元(PMU)，为系统监控、系统管理和每个处理引擎的动态电源门控提供支持。
最后，我用前面提到的普华永道报告中的另一条统计数据来做总结，“车祸的经济损失同样巨大。根据美国汽车协会的研究，美国每年交通车祸的损失高达 2995 亿美元。”从这个角度来看，ADAS 和无人驾驶汽车的来临是越快越好。所幸以当前技术的发展速度，它们出现的时间很有可能大大早于上世纪 90 年代科幻电影导演在《侠盗飞车》中想像的 2032 年。事实上，Xilinx Zynq 大大改善了新一代 ADAS 系统提供的功能，朝着这一目标迈进了一大步。
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有关Zynq UltraScale+ MPSoC 的更多信息，请访问Xilinx网站