瑞萨电子| 触控驾驶舱，引领人和汽车交互的“芯”变革！

发布时间：2024-01-19 10:46
作者：AMEYA360
来源：瑞萨电子
阅读量：3077

　　随着汽车新四化进程的不断推进，汽车已经从简单的交通工具逐渐向智能终端转变。其中，汽车驾驶舱作为实现智能驾驶的重要一环，最先为驾乘人员带来了智能体验。从早期的旋钮操作，到按钮控制，再到现今的触摸中控，创新的解决方案使人与汽车的交互方式发生了巨大变革。

瑞萨电子| 触控驾驶舱，引领人和汽车交互的“芯”变革！

　　在此背景下，瑞萨推出带触控功能的汽车驾驶舱解决方案，该方案由主控和LCD模块两部分组成，通过先进的性能助力下一代触控式人机界面(HMI)设计创新。

　　系统框图

瑞萨电子| 触控驾驶舱，引领人和汽车交互的“芯”变革！

　　主控模块

　　在主控部分，核心采用瑞萨专为智能汽车设计的R-Car系列产品，包括R-Car H3/M3/E3 SoC，客户可根据需求自行选择。其中，R-Car H3e是一款用于高端计算的汽车SoC，可准确、实时处理来自汽车传感器的大量信息，适用于车载娱乐信息系统和集成驾驶舱设计。R-Car M3e是中端汽车计算系统的理想选择，能够用于车载娱乐信息系统、低端集成驾驶舱、车联网网关、中央服务器等产品。R-Car E3e用于3D图形仪表盘设计，具有增强的3D图形渲染功能。同时，R-Car E3e集成了功能安全和网络安全，可简化开发安全处理故障和网络攻击系统的任务。不仅如此，该芯片集成了多种系统，大大降低了系统开发总成本，并且小尺寸的设计非常适合空间狭窄的车载应用。

　　与此同时，瑞萨为R-Car SoC配备久经验证的PMIC——DA9063-A。随着信息娱乐系统模块LCD屏后空间越来越有限，DA9063-A能够以低成本、小尺寸的优势，实现灵活、可扩展的供电系统。除了DA9063-A外，PMIC中还搭载了DA9214-A同步双通道降压转换器和DA9213-A同步20A降压转换器，这两款产品均适用于为需要大电流的车载信息娱乐和导航系统供电。

　　在汽车环境光传感器的选择上，本方案应用了先进的集成光传感器ISL76683，内部集成了具有16位分辨率的ADC，能够抑制由人造光源引起的50Hz和60Hz闪烁。ISL76683传感器具有温度补偿功能，因此不必进行汽车热环境补偿。此外，传感器的光量阈值可通过I2C进行编程，可简化设计人员开发自动监控系统，并降低系统控制成本。

　　在时钟部分，方案采用了9FGV0841超低功耗时钟发生器和5P49V60可编程时钟发生器。其中，5P49V60是VersaClock®6E可编程时钟发生器系列成员，适用于汽车信息娱乐、仪表板、视频处理、车载网络以及基于PCI Express或USB 3的应用。

　　LCD模块

　　本方案的LCD模块集成了ISL78419电源管理IC、ISL78010多路输出稳压器、iW7039 LED背光驱动器、DA7280-A触控驱动器等产品。其中，iW7039 LED 驱动器搭载32个精密电流控制通道和先进的数字控制技术，可改善直接背光、高动态范围(HDR)显示器的亮度。在数字控制中，iW7039内置BroadLED™ 自适应开关技术，通过优化每个LED灯串的压降来提高热性能，可提供出色的LED电流匹配能力以及出色的效率。

　　DA7280-A支持自定义驱动序列和开/关谐振，频率高达1KHz。同时，该产品拥有非常低的静态电流消耗(360nA)和低延迟触发输入，这使得应用处理器即使处于深度睡眠状态时，也能以低延迟响应按钮操作。

　　在新一代汽车驾驶舱中，触控操作已成为流行趋势。这种趋势不仅推动了个性化的交互设计的发展，也为汽车制造商提供了更多的创新空间。此次瑞萨推出的带触控功能的汽车驾驶舱解决方案能够帮助客户快速、轻松地进行智能座舱开发，在日益激烈的汽车市场中保持先进地位!

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　　为什么电动出行需要更出色的仪表盘　　电动滑板车、电动摩托车以及紧凑型城市电动车的驾驶者每天都穿梭在拥挤的城市交通中，行程短、启停频繁，因此在做出快速决策时高度依赖仪表盘。他们需要在小尺寸的显示屏上即时查看续航里程、电池健康状态以及各类警告，这些显示屏还经常暴露在强烈阳光和各种天气下。与此同时，OEM厂商必须在严格控制成本、功耗和空间布局的前提下，还能为骑行者和车队运营方提供连接与通信功能。　　　　现代电动出行仪表盘，骑行者真正期待什么?　　无论是个人骑行者还是配送人员都希望他们的“数字仪表盘”更像一部简化版智能手机，而不是传统的机械仪表。　　清晰显示续航与电量状态：紧凑型薄膜晶体管(TFT)显示屏需要一目了然地显示车速、电池电量以及预估剩余续航里程，并在白天强光和夜间骑行条件下都具备良好的可读性。　　充电与电池健康可视化：通过简洁的图标界面显示充电状态、故障信息和维护提示，有助于建立用户信任，尤其是在共享或频繁更换使用者的车队车辆场景中更为重要。　　轻量级连接能力：支持Bluetooth®和Wi-Fi®，实现手机配对、应用集成以及基础导航功能，正逐渐成为标配，即便是在入门级电动滑板车和电动自行车上也日益普及。　　基于TFT的数字仪表盘可完全满足这些需求，因为同一硬件平台仅需通过软件调整和界面设计变化，即可扩展应用于多种车辆类型。　　面向日常电动滑板车的高性价比TFT仪表盘　　对于通勤电动滑板车、配送滑板车、电动自行车以及小型货运三轮车而言，成本与能效几乎决定了每一项设计选择。我们的具有远程信息处理功能的低成本TFT仪表盘解决方案采用以MCU为核心的架构，在保持电子系统紧凑设计的同时，仍可提供现代化的用户体验。　　在典型的电动出行应用中，具备图形处理能力的车规级微控制器可直接驱动小尺寸彩色TFT显示屏，并渲染2D/2.5D车速、电量状态、续航里程及告警指示。　　双车辆网络接口，如双CAN，将仪表盘连接至电机控制器、电池管理系统及辅助ECU，同时保留独立的诊断通道，用于售后诊断工具接入。　　集成式远程信息处理选项(Wi-Fi镜像、Bluetooth Low Energy、以太网、GPS以及可选4G)无需额外的通信盒，即可在同一设计中实现手机配对、基础导航及车队追踪功能。　　车规级高清(HD)视频链路通过单对双绞线连接低成本模拟后视摄像头，为配送滑板车和轻型货运车辆提供简单的后视功能，且成本影响极低。　　具有AI就绪远程信息处理功能的　　可扩展型TFT仪表盘　　在基础的MCU仪表盘与完整Android驾驶舱系统之间，部分电动出行平台需要更丰富的图形、内建远程信息处理功能，以及面向未来智能化升级的扩展空间，同时又无需引入Linux或Android系统栈。我们的配备蓝牙音频和远程信息处理功能的TFT仪表盘解决方案正好定位于这一中间层，它采用双核RA8P1微控制器，并集成片上神经网络处理单元(NPU)，支持边缘侧智能分析。　　该配置包含以下特性　　双核RA8P1微控制器在单芯片上同时运行主仪表应用与远程信息处理功能，降低整体系统成本与电路板复杂度。　　片上NPU使系统能够支持AI就绪的应用场景，例如本地异常检测、使用数据分析或预测性维护，在边缘侧即可完成处理，而无需依赖云端连接。　　提供示例应用软件和固件，可采用裸机C语言开发，或基于Azure RTOS或FreeRTOS等RTOS，帮助快速启动开发，无需具备Linux/Android相关经验。　　参考板上集成了即用型连接接口，包括CAN、Wi-Fi、Bluetooth Low Energy、GPS和GSM 4G，可简化车队追踪、远程诊断以及基于智能手机的服务功能集成。　　该平台支持类似手机的用户界面，可兼容Qt、Crank、Segger和LVGL等主流HMI框架，使在紧凑型TFT屏上实现现代化图形界面和丰富视觉呈现变得更加容易。　　面向功能丰富型城市电动车的互联驾驶舱　　部分城市电动车以及高端电动摩托车已不再满足于基础仪表系统，而是作为导航、丰富HMI以及基于应用服务的核心枢纽。我们的Android系统互联车载仪表盘解决方案面向此类场景，采用基于SoC的架构设计，可扩展至多显示屏配置，支持完整的互联驾驶舱体验。　　该配置包含以下特性　　采用多核处理架构的R-Car车规级SoC，可驱动主仪表系统，并可根据需求扩展至中控或乘客显示屏，支持复杂图形、地图和多媒体。　　由Android承载信息娱乐与互联应用，同时配合实时运行环境，确保车速显示、警告提示及其他安全关键型仪表功能具备确定性响应。　　内置Wi-Fi、蓝牙和可选LTE连接，实现OTA升级、共享出行及车队管理服务，同时支持更深层次的智能手机集成。　　车载网络如CAN/CAN FD和Ethernet传输动力总成、电池电量和底盘数据，为驾驶员和骑手提供先进的能量可视化和场景感知告警功能。　　推动新一代电动出行仪表系统发展　　电动滑板车、电动自行车以及紧凑型城市电动车的持续演进，源于市场对更高效率、更强互联能力以及更友好骑行体验车辆的需求。通过将成本优化的MCU架构TFT仪表系统与可扩展的Android驾驶舱方案相结合，制造商能够在整个电动出行产品线中实现清晰显示、互联能力与系统性能之间的最佳平衡。　　借助经过验证的应用设计，例如我们的具有远程信息处理功能的低成本TFT仪表盘和Android系统互联车载仪表盘，有助于降低设计风险，并加速新一代数字仪表系统的上市进程。　　如需了解更多瑞萨成功产品组合，请访问renesas.com/win。
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