现代消费者对汽车技术的期望持续攀升，无论车型如何，用户均期待车辆配备先进技术和多样的接口选项，以确保无缝连接和卓越驾驶体验。诸如数字钥匙、车道保持辅助系统、环绕立体声音响、抬头显示器等流行技术，正是市场追求更智能、更舒适驾乘体验的体现。
当前，汽车行业的发展正由两大创新领域主导，这两者皆与半导体技术的进步密不可分。一方面，随着新法规和安全评鉴项目的推出，旨在提升乘客安全性，制造商需要集成更为精准可靠的车内感知系统，用以监控车辆行驶及静止状态下的内外部环境。另一方面，高质量音频系统的需求不断增长，目标是在旅程中为驾乘人员提供沉浸式、舒适的座舱体验。传统方法如增加传感器或音频设备数量，虽可提升性能但会带来成本上升和复杂性增加的问题。
德州仪器（TI）提出了新的解决方案，致力于在不增加系统成本和复杂性的基础上提供高质量的创新。据TI车载娱乐系统总经理卢璟介绍，这些方案专注于毫米波雷达和车身音频系统的改进，融合了TI在数字信号处理方面的专长以及神经网络处理的研究成果，旨在通过集成边缘人工智能来应对感知和音频AI应用中的挑战。此外，TI还提供了易于使用的器件、定制化的软件模型和开源支持，为客户打开了广阔的发展前景。
据介绍，在汽车电子领域，该公司以其广泛的模拟和数字化产品组合著称，主要专注于六大技术创新领域。首先，以更小的体积实现更快速的充电；其次，帮助设计更可靠的高压系统，满足汽车往高压平台发展的趋势；第三，实现对信号（包括声音和图像）更准确的感知；第四，更加无缝、不受干扰的信息安全传输；第五，更智能的数据处理；第六，更准确的电机驱动和控制。
这六大领域的创新最终体现在汽车的四个主要应用方面：在电动系统领域，其技术帮助延长续航里程，让电动汽车更经济实惠，实现更快的充电速度并提高操作安全性；在智能驾驶应用上，支持工程师设计自适应的高级驾驶辅助系统，提供更安全、自动化程度更高的驾驶体验；在车载娱乐方面，通过汽车互联及信息娱乐系统提供与消费类电子产品相媲美的声音和显示质量，打造出色的座舱体验；在车身电子装置和照明系统方面，提供的方案更加先进、高效和灵活。
德州仪器（TI）新发布的解决方案涵盖了三个系列，共四款产品，旨在提升汽车技术的性能，同时降低成本和系统复杂度。
首先是毫米波雷达产品AWRL6844。这款器件具有四发四收的配置，提供了更为精确的数据感知能力，能够更准确地捕捉车辆周围的环境信息。此外，AWRL6844芯片支持AI边缘算法，可以实现更加精细的物体感知、定位和分类功能，符合当前安全法规对车内安全检测的要求。
然后是AM275x-Q1 MCU和AM62D-Q1处理器系列，这两款产品专注于汽车音频领域。它们基于相同的芯片架构设计，但提供了不同的配置选项，以满足多样化的应用需求。值得一提的是，这两款产品都搭载了TI的新一代C7000 DSP内核，该内核拥有强大的运算能力，基于256位矢量运算，相较于市场上的同类产品，其算力超过四倍以上。凭借这些特性，用户能够开发高质量的音频产品，为驾乘者提供卓越的车内娱乐体验。
最后是TAS6754-Q1 D类音频放大器。它采用了TI独有的单电感调试技术，与传统D类音频放大器相比，只需大约一半数量的外围电感器件即可达到相同的效果和低功耗性能。这一创新不仅简化了设计，还降低了物料成本，同时保持了高音质输出。
综上，德州仪器推出的这四款新产品均致力于优化系统的整体性能，通过技术创新，在减少成本和降低系统复杂度的同时，为客户打造更为优秀的产品。
首先来看毫米波雷达产品TI AWRL6844，这是一款工作在60GHz频段的传感器。这款芯片具有两大特点。首先，其射频部分是四发四收，因此具备更精确的数据感知能力和更宽的视场角（FOV）。其次，其片上的加速器和DSP支持AI算法的运行，因此可以用更快的速度做相应的物体检测，而且可以达到更高的精度。
如前所述，汽车行业会有越来越严格的安全法规要求。目前，安全法规聚焦在三个层面：一是用于安全带提醒的乘员监测，二是车内儿童存在检测，三是当车辆在停车状态下防止被入侵。这些安全法规要求在不断提高。欧洲新车安全法规要求在2025年时，车内儿童检测必须使用直接感应技术。直接感应技术也即需要能够直接对有生命体征的特性，比如对呼吸、心跳和手势，来区分这是一个有生命体征的物体还是没有生命体征的物体，来判断是否有儿童的存在。2026年或者之后，这个法规会要求检测能否分辨成人还是儿童。如果是儿童会警告，如果是成人则会有其他的安全判断方式。随着法规要求的不断提升，安全检测技术的实现也需要有更强或者更先进的技术来支撑。
TI AWRL6844芯片可以更好地解决这类需求。它的四发四收传感能力可提供更精确的感知，可通过运行AI算法提升整体的精度。该产品可以单芯片实现三个安全检测应用，从而从系统布置的角度去降低复杂性和成本。和现有方案对比，使用这款芯片可以节省将近一半的成本。
具体而言，这三个安全检测的运行以及如何通过边缘AI技术去提升驾驶员或乘客的安全体验如下图所示。
左侧是三个安全检测的应用。在车辆行驶的过程中，系统可进行检测并做出安全带的提醒。在车辆驻车的情况下，可检测车上是否有遗留的婴儿或者儿童并做出告警。此外，还可以在低功耗模式下进行入侵检测。
那么，在具体的检测模式下，边缘AI是如何提升准确率并帮助驾驶员提升驾乘体验的？据介绍，在安全带提醒装置的情况下，当前的数据是可以用接近98%的准确率检测到是有生命体征还是没有生命体征的物体。“当前有很多安全带提醒是基于重力传感器，如果你放了一个很重的物体在后排座的情况下，系统会不断提醒你请系安全带，会给驾驶员造成干扰。”卢璟指出，“用TI的毫米波雷达，它的四发四收提供了更精确的数据。AI算法基于更精确的数据，基于不断的训练之后，可以计算出它是有生命体征还是没有生命体征的物体，从这方面可以提高精度，减少误判。另外我们的算法还可以自动分类这是一个车上的噪声、运动干扰还是这是一个生命体征发出的声音，去达成前面讲到的物体分类。因为车上的误报减少之后，对驾驶员来讲就可以更安心地进行行驶。”
对于车内儿童检测也是类似的原理。首先是要基于比较高精度的数据输入，要有更好的点云数据。通过神经网络算法，以高于90%的精度区分5个以内的成人、儿童、无生命体征的物体、车内儿童检测的情况。它的原理也是通过边缘AI的算法，对一些微小的动作进行训练，比如是成人的呼吸还是婴儿的呼吸，是成人的手势还是婴儿的手势，等等。通过对微动的算法训练，就可以达到比较高的精度去区分这是一个成人还是一个儿童。
前面所提到的宽视场角的特性，可以使得雷达在车内检测到更宽广的空间。比如，以往的一些传感器可能不能很好地检测在脚踏板或者不在座位上的物体，雷达波的视场角更宽广，就可以更好地解决这类的盲点问题。欧洲新车检测评估委员会（NCAP）用TI的这套算法可以达到最高4分的得分。
入侵检测特别提到的一点是低功耗。如果用户算法或产品要持续给电池供电的话，对于新能源汽车有一个问题，新能源汽车为了更好地延长续航里程，在停车的过程中就不希望有太多的电量损耗。TI AWRL6844产品从硬件上就是支持低功耗的设计，可以做到每秒10次的安全入侵检测。在这样的检测的频度下，其平均功耗也不到50mW，而且入侵检测的精度可以达到98%。总结来讲，TI的这颗芯片可以同时实现三种车内的安全检测应用，能够更好地帮助我们的客户设计一个更低成本、更简单的车内安全检测系统，满足不断提升的行业安全检测法规要求。
传统的方案是使用不同的传感器去做安全检测，比如用重力传感器做车上是否有人在的检测；需要在前后排安装UWB传感器，检测是否有儿童遗留在车上；用超声做入侵检测。这样的方案第一是传感器数量比较多，第二是整体成本也比较高，这里总的数量相加，到最后系统的优化成本可能到39美元的范围。
TI AWRL6844这款产品则可在不同的时间做不同的检测应用，单芯片就可以对整个车身的内外进行监控，在行驶的状态下对车身进行一些安全检测和监控，达成法规的要求。因此，从成本角度看，可以用更低的成本实现整个系统的功能。
接下来看两款基于音频应用的产品。现在汽车不仅仅是单独的出行工具。“国内经常有人说汽车是除了家和办公场所之外的第三生活空间，音频技术就是被更广泛地应用在人们在第三空间的舒适度。”卢璟说。可以看到，有很多音频技术会用在车辆上，比如沉浸式3D立体声、语音交互、电动车有源噪声消除、安全带未系提醒等安全功能。很多音频的应用会集成在一个车辆上。对于实现者来讲，它就需要一颗更强大的芯片实现这么多不同的功能。在这样的背景下，TI推出了AM275x-Q1和AM62D-Q1两款产品。
它们都集成了TI新一代的C7000的DSP内核。硬件特点是基于256位的矢量运算架构，内核可以根据单周期访问L2的储存器。这和市面上其他以1/2或者1/3主频访问内存来讲，它的速度会更快。此外，它的内核的运算能力会更强，最高主频可以达到1G，每个内核可以提供40GFLOPS的运算能力。基于此，它可以很好地解决音频上各类算法的要求。
举例来说，TI在CES展上展出的一个音频demo是基于12路3D立体声的算法，这个算法在C7000 DSP内核上运行时，CPU占有率不到10%。可以看到，这个内核除了做3D沉浸式算法之外，还有很大的空间可以做其他的音频算法，比如主动降噪算法、车辆预警算法、会给设计者和客户提供非常充足的裕量。
下面来看两款音频产品的共同特点。首先，它们都集成了C7000内核，由于是两个系列产品，因此提供了不同的主频、不同的内核配比、不同的内置存储器配比。最多可以集成两个C7000 DSP内核。Arm内核包含Cortex A53内核或R5F内核，并做一些标准化开发。有片上存储器的情况下，最多可达到10.75MB。因此，对很多音频应用来讲，不再需要外置存储器，单芯片就可以解决客户设计的需求。
随着汽车架构网络不断变化，目前还有一个趋势就是通过车载以太网实现车上各种ECU的互联互通，包括通过以太网来传送音频。因此，这两款音频产品也支持基于以太网AVB技术接收音频数据的传输。除了C7000 DSP内核之外，它们还配备了神经网络NPU加速器，用户可以在这颗芯片上运行一些自定义AI算法。
安全对于设计者来讲也越来越重要，这包括两个层面：功能安全和信息安全。这两颗芯片也会集成硬件安全模块（HSM），包括安全启动和各类加密算法。芯片本身也会支持功能安全的特性，帮助设计者实现更丰富的功能。
随着音效或音频在车上的应用越来越多，两款音频产品可帮助车厂实现更出色的特性，包括空间音频和本地音频。这可以理解为车上的音频分区。“车上驾驶员和乘客都有不同的需求，驾驶员希望更清楚地听到导航的声音，乘客可能不想听导航的声音而只想听自己的音乐。现在的趋势就是希望车上的分区能够更好地做到定向的音频播放。”卢璟解释说。
再就是有源噪声消除，这和电动汽车有一定的背景。电动汽车的需求就是延长续航里程，就要求车身不能太重，否则车辆每公里耗电量就会变多。传统的消音方法会用更多的绝缘材料或者厚玻璃挡板，这会增加车辆的重量，因此对新能源车的车厂来讲，他们希望利用主动降噪技术来去消除车上的噪声。也会要求这个芯片要实施更复杂的算法，包括实时的音频调优。因为车辆在经过不同的路况或者不同的场景下，可能对播放的场景需要做一些调整，这都是需要后续的硬件来支撑这些算法。新能源汽车不像传统燃油车的引擎声音比较大，当新能源汽车在慢速靠近的时候，行人不一定能关注到新能源汽车的靠近，会有安全隐患。这也是为什么行业要求有车辆的引擎预警这类系统。所有这些需要不断增加声学技术要应用到车辆上，可以通过这两款产品做更好地实现。
下面来看这两款产品的区分点。通常，车厂希望在入门级的汽车和豪华车上都配备更好音效的产品。随着当前的大趋势，软件定义汽车，从汽车制造商的角度，更希望用一套统一的平台，或者用类似相同的平台架构去打造入门级汽车和豪华汽车的全系列产品。对于供应商来讲，就面临着成本和功能的平衡，就是如何选择合适的产品系列去适配不同车型的要求，因为不同车型对音频的要求又不一样。
因此，TI来讲推出了AM275x-Q1和AM62D-Q1两款产品，它们基于相同的硬件架构和设计，对于客户来讲，他们的开发研发投入会非常类似，只不过配备不一样。此外，因为这两款产品都配备了C7000的DSP内核，所以可以很好地满足车上提供音频高算力的要求。
不同的地方在于AM275x-Q1是单芯片解决方案，在片上集成了大容量的内存，最高达到10.75MB，其中分为4.75M L2和6M L3内存。这款产品可以很好解决大部分音频应用，这些应用不再需要外置的DDR，可以单芯片解决整个系统的设计。
AM62D-Q1处理器则为客户提供了第二种选择。有些音频应用需要大容量设备，比如需要在音频设备上存放大量高质量声音文件，从而直接从本地读取文件进行播放。另外，客户算法可能非常复杂，需要有更多代码空间。AM62D-Q1处理器集成了DDR4接口，客户可以用它做更大存储器的扩展。
此外，这款产品最高可以集成4个A53内核。”有些客户原来就有一些基于Arm的音频代码，这就可以非常容易地把之前基于Arm的算法或第三方Arm算法集成到AM62D-Q1产品上，加速开发。”卢璟说。
总结来讲，这两款产品都有更好的DSP内核做音频的算法处理，同时为客户提供了更多的选择。“因为它是系列化的产品，会有不同的主频、不同内核的配比，客户可以根据自己的需求选择合适的产品，满足不同档案车身音频的安全需求。基于TI的一次投资可以打造不同的产品。”卢璟补充说。
除了音频DSP以外，TI还有非常丰富的模拟产品。基于高精度的ADC，高性能电源控制产品，以及音频外置功放，可以打造整体的TI音频方案。例如，6522系列就是针对AM275x-Q1和AM62D-Q1的电源管理芯片。另外，随着车载以太网的架构演变，TI也有相应的产品来与AM275x-Q1和AM62D-Q1配合，打造AVB的系统方案。
从下面的典型车上音频网络架构图可以看到，当前汽车发展的趋势就是有越来越多的扬声器，会有更多的通道、声道。另外，会有越来越多的麦克风，除了做语音交互之外，还有用作主动降噪的功能。所有这些数据都通过音频总线送给车机控制器，进行相应的处理。这个控制器也可以置入TI AM275x-Q1或AM62D-Q1产品实现音频声学的算法。外置功放是扬声器的驱动模块，对应的典型系统架构就是用一个DSP做音效处理，另外用功放去做扬声器的驱动。
其中，TAS6754-Q1就是TI新发布的第四款产品。这款产品相比其他音频功放，特点就是单电感器（1L）调制技术。“因为传统D类放大器通常是要单通道双路转换的，它用的是单电感，可以用更少的成本实现D类功效。”卢璟补充说。
TI此次发布的四款新产品中，AWRL6844毫米波传感器可以用单传感器实现三种车内安全检测技术，帮助客户打造更安全的乘车体验。另外，硬件资源也可以运行边缘AI的算法，提升检测、定位和分类的精度。
AM62D-Q1和AM275x-Q1是基于音频应用的SoC产品，强算力可以帮助客户更好地解决日益增加车载声学的运算需求。
TAS6754-Q1功放产品是用单电感技术去实现更低成本、更优化的系统方案。
这些产品的主旨都是为了实现更好提升系统的性能，同时降低系统的复杂度和低成本，为客户在不同车型（从入门级到豪华级车型）都能打造出色的驾乘体验。
最前沿的电子设计资讯
