簡介

德州儀器 (TI) 的 TDA5 SoC 系列專為高性能計算打造，可提供每秒 10 萬億次 (TOPS) 至 1200 萬億次 (TOPS) 運算的邊緣人工智能算力，能效比超 24 TOPS/W。此外，該系列支持芯粒的設(shè)計，采用標(biāo)準(zhǔn) UCIe 接口，具備出色的可擴(kuò)展性，能讓設(shè)計人員基于單一產(chǎn)品組合，實現(xiàn)多種功能配置，并且支持最高 L3 級自動駕駛。

產(chǎn)品特性

處理器內(nèi)核：

• 多達(dá)八個 Arm Cortex-A720AE MPU

• 支持鎖步

實時處理 CPU：

• 多達(dá) 6 個 Arm Cortex-R52+（或 3 對鎖步）

• 用于多核處理的虛擬化

系統(tǒng)/SOC CPU：

• 8 個雙核 Arm Cortex-M55（鎖步）

DSP/AI 處理：

• 多達(dá) 4 個 C7 神經(jīng)處理單元 (NPU)

• 多達(dá) 400 個 TOPS

視覺和視頻處理：

• 多達(dá) 16 個攝像頭

• DMPAC：密集光流、立體視差引擎

• 4 個 CSI-2 RX 接口，1 個 CSI-2 TX 輸出

GPU 和顯示處理：

• Imagination DXS 系列 GPU

產(chǎn)品說明

TDA5 高性能計算 SoC 系列旨在提供安全高效的邊緣 AI 性能，具有集成的 C7 NPU 和芯片就緒架構(gòu)，提供高達(dá) 1200TOPS 的性能。這使得軟件定義車輛可以無縫推進(jìn)到 L3 自動駕駛模式，同時在城市和高速公路環(huán)境中都可以實現(xiàn)有條件的自動化。此外，TDA5 SoC 憑借先進(jìn)的傳感器處理、網(wǎng)絡(luò)安全和功能安全特性，非常適合工業(yè)運輸、人形機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人以及航天和國防等類似應(yīng)用。

TDA5 SoC 具有多個專用子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)都針對高性能計算和跨域應(yīng)用日益增長的需求而量身打造。這些子系統(tǒng)包括用于安全性、視覺處理、邊緣 AI、顯示渲染和網(wǎng)絡(luò)的專用處理內(nèi)核和硬件加速功能。通過分流這些任務(wù)，SoC 的 MPU 和 MCU 內(nèi)核可騰出資源，專注于運行用戶應(yīng)用軟件。此外，由于支持 PCIe、以太網(wǎng)和其他汽車標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)，可在不同組件和系統(tǒng)之間實現(xiàn)安全的高速數(shù)據(jù)傳輸。

TDA5 架構(gòu)基于二十年來在汽車處理器市場的領(lǐng)先優(yōu)勢，旨在為各種應(yīng)用提供可擴(kuò)展的高性能解決方案。由于TDA5 系列是 TDA4 系列的升級版，為 TDA4 開發(fā)的軟件可以輕松擴(kuò)展到 TDA5 系列，同時所需的返工極少。因而可以重復(fù)使用軟件資產(chǎn)，并支持開發(fā)更復(fù)雜、更高級的應(yīng)用程序。TDA5 系列憑借獨特的高性能實時處理和分析內(nèi)核的組合，外加用于圖像信號處理的最新 C7 NPU 和下一代加速器，成為適用于各種攝像頭、雷達(dá)、傳感器融合和 AI 應(yīng)用的理想解決方案。

TDA5 系列為傳統(tǒng)計算機(jī)視覺和深度學(xué)習(xí)算法提供高性能計算功能，并具有業(yè)界領(lǐng)先的能效比。憑借高度的系統(tǒng)集成，先進(jìn)汽車平臺的成本得以降低，并可在集中式電子控制單元、多傳感器域或集中式汽車計算機(jī)中支持多種傳感器模態(tài)。主要的處理內(nèi)核和加速內(nèi)核包括：具有標(biāo)量和矢量內(nèi)核的最新一代 C7 DSP，專用深度學(xué)習(xí)加速單元，用于通用計算的最新應(yīng)用處理內(nèi)核和 GPU 內(nèi)核，視覺和成像子系統(tǒng)單元，視頻編解碼器，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理加速器和以太網(wǎng)交換機(jī)，以及專用的安全子系統(tǒng)。這些內(nèi)核經(jīng)過精心集成，整合到從底層全新設(shè)計的 SoC 架構(gòu)中，以支持系統(tǒng)級功能安全，從而確保安全關(guān)鍵型應(yīng)用的極高可靠性和性能。

產(chǎn)品應(yīng)用

汽車：

• 自主傳感器融合/感知系統(tǒng)，包括攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)傳感器

• ADAS 域控制器

• 高級環(huán)視和泊車輔助系統(tǒng)

• 非公路用車控制

工業(yè):

• 具有安全功能的工業(yè)移動機(jī)器人 (AGV/AMR)

• 建筑和農(nóng)業(yè)

• 航天和國防

設(shè)計參考

德州儀器 (TI) 和 Synopsys 為 TDA5 高性能計算 SoC 系列開發(fā)了一個 Virtualizer

Development Kit (VDK)，其中包括 TDA54-Q1。TDA5 VDK 使開發(fā)人員能夠在初始芯片樣片之前對 TDA5 系列中的器件進(jìn)行評估、開發(fā)和測試，通過一個適用于物理和虛擬 SoC 的軟件開發(fā)套件 (SDK) 實現(xiàn)無縫的開發(fā)周期。TDA5 系列中的每個器件都有相應(yīng)的 VDK，以實現(xiàn)通用的虛擬化設(shè)計和一致的用戶體驗。

與 VDK 一起，TI 和 Synopsys 提供了附加組件以創(chuàng)建完整的虛擬開發(fā)環(huán)境。下圖提供了可用資源的概覽，其中包括：

? 虛擬原型，即 TDA5 SoC 的仿真模型。

? 來自 Synopsys 的部署服務(wù)，這是使開發(fā)人員能夠?qū)?VDK 與其他虛擬組件或工具集成的加載項和接口。

? TDA5 及 TDA54-Q1 軟件開發(fā)套件的文檔。

? 每個 TDA5 VDK 和 SDK 的參考軟件示例可以幫助開發(fā)人員入門。

為什么虛擬化很重要

虛擬化設(shè)計無需物理硬件即可實現(xiàn)軟件開發(fā)，從而大大縮短了汽車開發(fā)周期。這使開發(fā)人員可以通過提前啟動軟件并在物理硬件可用后遷移到物理硬件，從而加快或“左移”開發(fā)。此外，早期的軟件開發(fā)延伸到生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴，使得關(guān)鍵的第三方軟件組件可以提前供使用。

通過虛擬化加快開發(fā)

TDA5 VDK 可幫助軟件開發(fā)人員更有效、更高效地工作，使他們能夠使用軟件在環(huán)測試，因此他們可以通過虛擬方式進(jìn)行測試和驗證，而無需昂貴的道路測試。與通常通過物理 SoC 引腳暴露的情況相比，開發(fā)人員可以使用 TDA5 VDK 來增強(qiáng)調(diào)試功能，并更深入地了解內(nèi)部器件運行情況。TDA5 VDK 還提供故障注入功能，使開發(fā)人員能夠模擬器件內(nèi)部的故障，從而更好地了解軟件在出錯時的行為。

虛擬化的可擴(kuò)展性

可擴(kuò)展性是 TDA5 VDK 的另一個主要優(yōu)勢，因為虛擬化平臺不需要交付，使開發(fā)團(tuán)隊可以更快地提升速度，并通過為正在進(jìn)行的項目分配資源來提高響應(yīng)速度。TDA5 VDK 還支持自動測試環(huán)境，因為開發(fā)團(tuán)隊可以用在遠(yuǎn)程計算機(jī)上運行的虛擬環(huán)境取代傳統(tǒng)的“電路板場”。這有助于汽車制造商簡化持續(xù)集成、持續(xù)部署 (CICD) 工作流程，從而更高效地完成測試。

由于 TDA5 VDK 也可用于未來的 TDA5 SoC，因此開發(fā)人員可以跨多個工程擴(kuò)展工作。如果開發(fā)人員將 VDK 用于特定的 TDA5 器件（例如 TDA54），則他們可以在虛擬環(huán)境中探索 TDA5 系列中的其他產(chǎn)品，而無需更改硬件配置。

系統(tǒng)集成

TDA5 VDK 等虛擬化設(shè)計為開發(fā)人員構(gòu)建完整的數(shù)字孿生模型奠定了基礎(chǔ)。通過虛擬化 SoC，它可以與其他虛擬組件和工具集成，以創(chuàng)建更大的仿真系統(tǒng)，例如完整的 ECU 網(wǎng)絡(luò)。圖 3 顯示了開發(fā)人員如何利用 Synopsys 平臺的功能將 VDK 與其他虛擬組件集成并模擬完整的設(shè)計。

數(shù)字環(huán)境仿真工具還可與 TDA5 VDK 集成，以便在模擬駕駛場景中進(jìn)行虛擬測試，使開發(fā)人員能夠快速執(zhí)行可重現(xiàn)的測試。TDA5 VDK 還允許開發(fā)人員利用 Synopsys 廣泛的工具和合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)，充分利用他們的虛擬開發(fā)體驗

為什么可擴(kuò)展高性能 SoC 是自動駕駛汽車的未來

面向下一代汽車設(shè)計的 SoC中央計算架構(gòu)的核心是異構(gòu) SoC，它集成了各種 IP 塊并支持高級軟件（如 TDA54-Q1），這是 TDA5 系列 SoC 的第一款器件。

雖然市場上有多種類型的高性能 SoC，但與主要基于單個計算元件（如圖形處理單元）的 SoC 相比，采用各種計算元件的 SoC 更節(jié)能，并且能夠提高中央計算 ECU 的性能。具有各種計算元件的 SoC 可以簡化高級自動駕駛功能軟件的開發(fā)、部署和執(zhí)行，因為它們可以將特定任務(wù)卸載到由專用板載存儲器提供支持的專用 IP 塊，包括高性能神經(jīng)處理單元 (NPU) 和視覺處理器。

TDA54-Q1 等異構(gòu) SoC 憑借以下優(yōu)勢，為更多車輛帶來更高的自動駕駛能力和設(shè)計靈活性：

? 可擴(kuò)展的 AI 性能。在邊緣 AI 功能方面，TDA5 SoC 的設(shè)計采用了符合汽車標(biāo)準(zhǔn)的最新 5nm 工藝技術(shù)，并具有基于 TI 專有 C7 數(shù)字信號處理架構(gòu)的集成式 NPU。這些技術(shù)有助于提供高效的功率范圍和可擴(kuò)展的 AI 性能，實現(xiàn)從 10 萬億次運算/秒 (TOPS) 到 1200 萬億次運算/秒 (TOPS)。工程師可以利用這些 SoC 的 AI 資源，通過支持?jǐn)?shù)十億參數(shù)大型語言模型、視覺語言模型和高級變壓器網(wǎng)絡(luò)，提高車輛響應(yīng)能力。這種 AI 性能水平會隨著時間的推移而擴(kuò)展，以滿足不同應(yīng)用要求不斷變化的需求，從支持自適應(yīng)巡航控制等 1 級功能一直到 3 級自動駕駛（涵蓋指定條件下的條件駕駛自動化或自動駕駛）。

? 安全優(yōu)先架構(gòu)。TDA5 SoC 通過跨域硬件安全架構(gòu)提供更高級別的專業(yè)性能和效率，該架構(gòu)可提供確定性的實時監(jiān)控，而軟件無法單獨實現(xiàn)。這種性能使 OEM 能夠滿足汽車安全完整性等級 D 要求，這是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 26262 標(biāo)準(zhǔn)中的最高風(fēng)險分類。TDA5 SoC 采用了 Arm 最新的 Armv9 內(nèi)核，其應(yīng)用核心和微控制器核心均具備鎖步運行能力。

? 芯片就緒型架構(gòu)。TDA5 SoC 系列的可擴(kuò)展性不限于其處理性能；這些器件還采用了芯片就緒型架構(gòu)。芯片技術(shù)是一種新興的半導(dǎo)體架構(gòu)設(shè)計方法，其中各個集成電路的作用與異構(gòu) SoC 中的 IP 塊類似，允許專用芯片進(jìn)行模塊化設(shè)計。通過對通用芯片互連高速接口開放技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)置支持，TDA5 SoC 可通過未來的芯片擴(kuò)展實現(xiàn)更高的可擴(kuò)展性和適應(yīng)性，為開發(fā)人員提供適應(yīng)未來需求的面向未來的平臺。