硬件仿真系列 | EDA硬件仿真系統如何賦能汽車SoC解決方案？

在硬件仿真系列的上一篇《如何定義當代Emulator？》中，我們和大家系統分享了新一代硬件仿真器的定位、功能、優勢及應用場景等內容。本篇，我們將聚焦在智能駕駛這一具體領域，深入結合芯華章樺敏HuaEmu E1，來展示EDA硬件仿真系統如何賦能汽車SoC解決方案。

隨著智能駕駛技術的發展，汽車ADAS/AD（高級駕駛輔助系統/自動駕駛）芯片的設計也面臨著越來越高的要求。

(資料圖)

ADAS/AD芯片需要集成多種功能模塊，如圖像處理、雷達信號處理、傳感器融合、人工智能等，以實現對車輛周圍環境的感知、決策和控制。這些功能模塊不僅涉及復雜的算法和軟件，還需要高效地協同工作，以保證系統的安全性和可靠性。

目前，ADAS/AD芯片的設計規模和復雜度都達到了百億門級別，給芯片驗證帶來了巨大的挑戰。驗證ADAS/AD芯片是一項復雜且具有挑戰性的任務，這種挑戰不僅是來自設計規模本身。

涉及到多個硬件和軟件組件的復雜集成，包括傳感器、處理器、算法和通信接口。

需要實時處理大量的傳感器數據，并在各種不同的駕駛場景下做出即時的決策。在驗證ADAS/AD芯片時，安全性和可靠性是至關重要的考慮因素。這意味著需要進行安全性分析和故障注入測試，以確保系統在各種故障條件下仍能正確運行并保障駕駛員和乘客的安全。

許多復雜的算法，如目標檢測、車道保持和自動緊急制動。驗證這些算法的正確性和性能需要使用適當的測試用例和仿真工具。

持續的更新和演進。ADAS/AD技術不斷發展，新的功能和算法不斷推出。因此，驗證ADAS/AD芯片需要考慮到持續的更新和演進，以確保芯片在面對不斷變化的需求和技術時仍能正常工作。

為了應對這些挑戰，驗證ADAS/AD芯片需要綜合運用仿真、測試和硬件驗證等多種方法和技術，并建立全面的驗證流程和策略，以確保芯片的正確性、性能和安全性。

為了更好應對這些挑戰，國內領先的系統級驗證EDA解決方案提供商芯華章，正式發布了國內首臺設計上支持超百億門大容量的硬件仿真系統樺敏HuaEmu E1。

樺敏HuaEmu E1（以下稱E1）基于自主研發，在國內驗證技術方面取得了多項突破。該產品具備可擴展的大規模驗證容量、自動化工具、全流程智能編譯、高速運行性能和強大的調試能力，能夠極大地提升軟硬件協同開發的效率，并在高性能計算、GPU、人工智能、智能駕駛、無線通信等各種應用領域的開發中發揮作用。

在ADAS/AD SoC設計方面，樺敏HuaEmu E1具備以下四個方面的優勢：

一、高度集成的硬件平臺

E1提供了豐富的外設接口虛擬模型（Virtual Models），速度轉換橋（Speed-Bridge）和靈活的配置選項，包括LVDS、CAN、MIPI、DDR、PCIe等，為ADAS/AD芯片的復雜集成提供了便利。E1系統的豐富外設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單和靈活。這樣不僅方便了驗證ADAS/AD系統的各個組件和功能，也給開發人員帶來了更多的選擇和配置自由度。

借助LVDS接口，E1系統可以通過虛擬模型模擬高分辨率攝像頭，用于圖像采集和處理，實現對圖像算法的驗證；

通過速度轉換橋，E1可以連接CAN總線，實現與車輛網絡的通信，模擬真實車輛環境，驗證芯片與車輛系統的互操作性；

MIPI接口的支持，使得與移動設備的連接更加便捷，如連接激光雷達、毫米波雷達等傳感器；

具備DDR和PCIe等高速接口，為ADAS/AD芯片的高速數據傳輸和處理提供支持。DDR接口可用于存儲和訪問大量的傳感器數據，支持實時數據處理和決策。PCIe接口則可用于與外部計算資源和系統進行快速的數據交互，如連接高性能處理器和FPGA等；

圖片來源于renesas

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

二、支持智能駕駛場景的仿真

E1可以處理大規模的傳感器數據，準確模擬各種駕駛場景和道路條件，無論是城市道路、高速公路、復雜的交叉口還是惡劣的天氣條件，都為智能駕駛的場景仿真提供了廣泛的支持，幫助檢驗ADAS/AD芯片在各種駕駛場景下的性能和功能，并提供反饋以改進和優化系統的設計。

通過E1系統的場景仿真支持，ADAS/AD芯片的適應性、魯棒性和可靠性得以驗證，從而為實際駕駛中的智能駕駛體驗提供更高的信心和安全性。

在城市道路仿真中，E1系統可以模擬交通擁堵、行人和其他車輛的復雜交互情況，驗證芯片在城市交通環境下的感知和決策能力；

在高速公路仿真中，E1系統可以模擬高速行駛、車道變換和前方車輛變化等場景，測試芯片的響應速度和安全性能；

在模擬惡劣天氣條件下的場景中，E1系統可以模擬雨雪天氣、濃霧等惡劣氣象條件，測試芯片在這些復雜環境下的性能表現和可靠性；

三、全面的安全性驗證

E1系統支持大規模故障注入，可以模擬各種故障情況，如傳感器失效、通信錯誤、數據丟失等。通過注入這些故障情況，開發人員可以評估ADAS/AD芯片在異常情況下的反應和處理能力。這有助于驗證ADAS/AD系統在發生故障時的安全性能，確保其能夠正確地應對異常情況，保障駕駛安全。這對于汽車行業中對安全性能要求嚴格的ADAS/AD應用至關重要。

同時，通過使用E1系統進行安全性驗證，開發人員可以更好地理解和評估ADAS/AD芯片的安全性能，并及早發現潛在的安全風險和問題。這有助于芯片廠商快速通過ISO 26262的安全認證，確保他們的產品符合相關的安全標準和要求。

四、高效的算法驗證環境

傳統的算法驗證通常需要在軟件環境中進行，而對于復雜的ADAS/AD算法來說，這可能非常耗時。借助E1系統的仿真工具和豐富的測試用例，開發人員能夠有效地驗證芯片中關鍵算法的正確性和性能。例如，對于目標檢測算法，開發人員可以利用E1系統提供的場景仿真功能，模擬各種駕駛場景并注入不同類型的目標物體，驗證算法的準確性和魯棒性。

同樣地，對于車道保持和自動緊急制動等關鍵算法，E1系統可以提供真實環境下的仿真測試，以評估算法在不同駕駛情況下的性能表現。傳統的算法迭代通常需要在軟件上進行，而這在時間和資源消耗上是相當大的挑戰。然而，有了E1系統的硬件支持和對場景仿真的全面支持，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芯片的開發進程。

隨著汽車產業新四化的演進，主機廠與其產業配套供應商已經意識到，產品的功能和體驗不僅僅依靠軟件定義來實現，同時更加需要芯片定義的支持，才能在滿足性能和安全性的同時，給用戶提供具有更高性價比的方案與產品。

得益于強大的調試與仿真能力，芯華章HuaEmu E1幫助汽車ADAS/AD SoC設計實現更快、更精確、更全面的系統級驗證，提升芯片創新效率和質量，從而幫助主機廠縮短研發周期，讓新車不再用“舊”芯片，賦能車規芯片、智能駕駛的蓬勃發展。

來源：芯華章科技

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