硬件仿真系列 | EDA硬件仿真系統(tǒng)如何賦能汽車(chē)SoC解決方案？

在硬件仿真系列的上一篇《如何定義當(dāng)代Emulator？》中，我們和大家系統(tǒng)分享了新一代硬件仿真器的定位、功能、優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用場(chǎng)景等內(nèi)容。本篇，我們將聚焦在智能駕駛這一具體領(lǐng)域，深入結(jié)合芯華章樺敏HuaEmu E1，來(lái)展示EDA硬件仿真系統(tǒng)如何賦能汽車(chē)SoC解決方案。

隨著智能駕駛技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)ADAS/AD（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)/自動(dòng)駕駛）芯片的設(shè)計(jì)也面臨著越來(lái)越高的要求。

(資料圖)

ADAS/AD芯片需要集成多種功能模塊，如圖像處理、雷達(dá)信號(hào)處理、傳感器融合、人工智能等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛周?chē)h(huán)境的感知、決策和控制。這些功能模塊不僅涉及復(fù)雜的算法和軟件，還需要高效地協(xié)同工作，以保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。

目前，ADAS/AD芯片的設(shè)計(jì)規(guī)模和復(fù)雜度都達(dá)到了百億門(mén)級(jí)別，給芯片驗(yàn)證帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。驗(yàn)證ADAS/AD芯片是一項(xiàng)復(fù)雜且具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，這種挑戰(zhàn)不僅是來(lái)自設(shè)計(jì)規(guī)模本身。

涉及到多個(gè)硬件和軟件組件的復(fù)雜集成，包括傳感器、處理器、算法和通信接口。

需要實(shí)時(shí)處理大量的傳感器數(shù)據(jù)，并在各種不同的駕駛場(chǎng)景下做出即時(shí)的決策。在驗(yàn)證ADAS/AD芯片時(shí)，安全性和可靠性是至關(guān)重要的考慮因素。這意味著需要進(jìn)行安全性分析和故障注入測(cè)試，以確保系統(tǒng)在各種故障條件下仍能正確運(yùn)行并保障駕駛員和乘客的安全。

許多復(fù)雜的算法，如目標(biāo)檢測(cè)、車(chē)道保持和自動(dòng)緊急制動(dòng)。驗(yàn)證這些算法的正確性和性能需要使用適當(dāng)?shù)臏y(cè)試用例和仿真工具。

持續(xù)的更新和演進(jìn)。ADAS/AD技術(shù)不斷發(fā)展，新的功能和算法不斷推出。因此，驗(yàn)證ADAS/AD芯片需要考慮到持續(xù)的更新和演進(jìn)，以確保芯片在面對(duì)不斷變化的需求和技術(shù)時(shí)仍能正常工作。

為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，驗(yàn)證ADAS/AD芯片需要綜合運(yùn)用仿真、測(cè)試和硬件驗(yàn)證等多種方法和技術(shù)，并建立全面的驗(yàn)證流程和策略，以確保芯片的正確性、性能和安全性。

為了更好應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證EDA解決方案提供商芯華章，正式發(fā)布了國(guó)內(nèi)首臺(tái)設(shè)計(jì)上支持超百億門(mén)大容量的硬件仿真系統(tǒng)樺敏HuaEmu E1。

樺敏HuaEmu E1（以下稱(chēng)E1）基于自主研發(fā)，在國(guó)內(nèi)驗(yàn)證技術(shù)方面取得了多項(xiàng)突破。該產(chǎn)品具備可擴(kuò)展的大規(guī)模驗(yàn)證容量、自動(dòng)化工具、全流程智能編譯、高速運(yùn)行性能和強(qiáng)大的調(diào)試能力，能夠極大地提升軟硬件協(xié)同開(kāi)發(fā)的效率，并在高性能計(jì)算、GPU、人工智能、智能駕駛、無(wú)線(xiàn)通信等各種應(yīng)用領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)中發(fā)揮作用。

在ADAS/AD SoC設(shè)計(jì)方面，樺敏HuaEmu E1具備以下四個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：

一、高度集成的硬件平臺(tái)

E1提供了豐富的外設(shè)接口虛擬模型（Virtual Models），速度轉(zhuǎn)換橋（Speed-Bridge）和靈活的配置選項(xiàng)，包括LVDS、CAN、MIPI、DDR、PCIe等，為ADAS/AD芯片的復(fù)雜集成提供了便利。E1系統(tǒng)的豐富外設(shè)接口使得與各種傳感器、攝像頭和其他模組的虛擬連接變得簡(jiǎn)單和靈活。這樣不僅方便了驗(yàn)證ADAS/AD系統(tǒng)的各個(gè)組件和功能，也給開(kāi)發(fā)人員帶來(lái)了更多的選擇和配置自由度。

借助LVDS接口，E1系統(tǒng)可以通過(guò)虛擬模型模擬高分辨率攝像頭，用于圖像采集和處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像算法的驗(yàn)證；

通過(guò)速度轉(zhuǎn)換橋，E1可以連接CAN總線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)與車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)的通信，模擬真實(shí)車(chē)輛環(huán)境，驗(yàn)證芯片與車(chē)輛系統(tǒng)的互操作性；

MIPI接口的支持，使得與移動(dòng)設(shè)備的連接更加便捷，如連接激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等傳感器；

具備DDR和PCIe等高速接口，為ADAS/AD芯片的高速數(shù)據(jù)傳輸和處理提供支持。DDR接口可用于存儲(chǔ)和訪(fǎng)問(wèn)大量的傳感器數(shù)據(jù)，支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和決策。PCIe接口則可用于與外部計(jì)算資源和系統(tǒng)進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)交互，如連接高性能處理器和FPGA等；

圖片來(lái)源于renesas

R-Car E3 12.3” Full Graphics Cluster System Block Diagram

二、支持智能駕駛場(chǎng)景的仿真

E1可以處理大規(guī)模的傳感器數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確模擬各種駕駛場(chǎng)景和道路條件，無(wú)論是城市道路、高速公路、復(fù)雜的交叉口還是惡劣的天氣條件，都為智能駕駛的場(chǎng)景仿真提供了廣泛的支持，幫助檢驗(yàn)ADAS/AD芯片在各種駕駛場(chǎng)景下的性能和功能，并提供反饋以改進(jìn)和優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

通過(guò)E1系統(tǒng)的場(chǎng)景仿真支持，ADAS/AD芯片的適應(yīng)性、魯棒性和可靠性得以驗(yàn)證，從而為實(shí)際駕駛中的智能駕駛體驗(yàn)提供更高的信心和安全性。

在城市道路仿真中，E1系統(tǒng)可以模擬交通擁堵、行人和其他車(chē)輛的復(fù)雜交互情況，驗(yàn)證芯片在城市交通環(huán)境下的感知和決策能力；

在高速公路仿真中，E1系統(tǒng)可以模擬高速行駛、車(chē)道變換和前方車(chē)輛變化等場(chǎng)景，測(cè)試芯片的響應(yīng)速度和安全性能；

在模擬惡劣天氣條件下的場(chǎng)景中，E1系統(tǒng)可以模擬雨雪天氣、濃霧等惡劣氣象條件，測(cè)試芯片在這些復(fù)雜環(huán)境下的性能表現(xiàn)和可靠性；

三、全面的安全性驗(yàn)證

E1系統(tǒng)支持大規(guī)模故障注入，可以模擬各種故障情況，如傳感器失效、通信錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)丟失等。通過(guò)注入這些故障情況，開(kāi)發(fā)人員可以評(píng)估ADAS/AD芯片在異常情況下的反應(yīng)和處理能力。這有助于驗(yàn)證ADAS/AD系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)的安全性能，確保其能夠正確地應(yīng)對(duì)異常情況，保障駕駛安全。這對(duì)于汽車(chē)行業(yè)中對(duì)安全性能要求嚴(yán)格的ADAS/AD應(yīng)用至關(guān)重要。

同時(shí)，通過(guò)使用E1系統(tǒng)進(jìn)行安全性驗(yàn)證，開(kāi)發(fā)人員可以更好地理解和評(píng)估ADAS/AD芯片的安全性能，并及早發(fā)現(xiàn)潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)和問(wèn)題。這有助于芯片廠商快速通過(guò)ISO 26262的安全認(rèn)證，確保他們的產(chǎn)品符合相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)和要求。

四、高效的算法驗(yàn)證環(huán)境

傳統(tǒng)的算法驗(yàn)證通常需要在軟件環(huán)境中進(jìn)行，而對(duì)于復(fù)雜的ADAS/AD算法來(lái)說(shuō)，這可能非常耗時(shí)。借助E1系統(tǒng)的仿真工具和豐富的測(cè)試用例，開(kāi)發(fā)人員能夠有效地驗(yàn)證芯片中關(guān)鍵算法的正確性和性能。例如，對(duì)于目標(biāo)檢測(cè)算法，開(kāi)發(fā)人員可以利用E1系統(tǒng)提供的場(chǎng)景仿真功能，模擬各種駕駛場(chǎng)景并注入不同類(lèi)型的目標(biāo)物體，驗(yàn)證算法的準(zhǔn)確性和魯棒性。

同樣地，對(duì)于車(chē)道保持和自動(dòng)緊急制動(dòng)等關(guān)鍵算法，E1系統(tǒng)可以提供真實(shí)環(huán)境下的仿真測(cè)試，以評(píng)估算法在不同駕駛情況下的性能表現(xiàn)。傳統(tǒng)的算法迭代通常需要在軟件上進(jìn)行，而這在時(shí)間和資源消耗上是相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。然而，有了E1系統(tǒng)的硬件支持和對(duì)場(chǎng)景仿真的全面支持，算法迭代變得更加高效和快捷。這使得算法迭代的周期大大縮短，加速了ADAS/AD芯片的開(kāi)發(fā)進(jìn)程。

隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)新四化的演進(jìn)，主機(jī)廠與其產(chǎn)業(yè)配套供應(yīng)商已經(jīng)意識(shí)到，產(chǎn)品的功能和體驗(yàn)不僅僅依靠軟件定義來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)更加需要芯片定義的支持，才能在滿(mǎn)足性能和安全性的同時(shí)，給用戶(hù)提供具有更高性?xún)r(jià)比的方案與產(chǎn)品。

得益于強(qiáng)大的調(diào)試與仿真能力，芯華章HuaEmu E1幫助汽車(chē)ADAS/AD SoC設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)更快、更精確、更全面的系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證，提升芯片創(chuàng)新效率和質(zhì)量，從而幫助主機(jī)廠縮短研發(fā)周期，讓新車(chē)不再用“舊”芯片，賦能車(chē)規(guī)芯片、智能駕駛的蓬勃發(fā)展。

來(lái)源：芯華章科技

關(guān)鍵詞：