硬件仿真系列 | EDA硬件仿真系統(tǒng)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(tǒng)分享了新一代硬件仿真器的定位、功能、優(yōu)勢及應用場景等內(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，來展示EDA硬件仿真系統(tǒng)如何賦能汽車SoC解決方案。

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

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(xiàn)對車輛周圍環(huán)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(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)計規(guī)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(zhàn)。驗證ADAS/AD芯片是一項復雜且具有挑戰(zhàn)性的任務，這種挑戰(zhàn)不僅是來自設(shè)計規(guī)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(shù)據(jù)，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(guān)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(tǒng)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?shù)臏y試用例和仿真工具。

持續(xù)的更新和演進。ADAS/AD技術(shù)不斷發(fā)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(xù)的更新和演進，以確保芯片在面對不斷變化的需求和技術(shù)時仍能正常工作。

為了應對這些挑戰(zhàn)，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(shù)，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(zhàn)，國內(nèi)領(lǐng)先的系統(tǒng)級驗證EDA解決方案提供商芯華章，正式發(fā)布了國內(nèi)首臺設(shè)計上支持超百億門大容量的硬件仿真系統(tǒng)樺敏HuaEmu E1。

樺敏HuaEmu E1（以下稱E1）基于自主研發(fā)，在國內(nèi)驗證技術(shù)方面取得了多項突破。該產(chǎn)品具備可擴展的大規(guī)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(diào)試能力，能夠極大地提升軟硬件協(xié)同開發(fā)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(lǐng)域的開發(fā)中發(fā)揮作用。

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

一、高度集成的硬件平臺

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，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(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單和靈活。這樣不僅方便了驗證ADAS/AD系統(tǒng)的各個組件和功能，也給開發(fā)人員帶來了更多的選擇和配置自由度。

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

通過速度轉(zhuǎn)換橋，E1可以連接CAN總線，實現(xiàn)與車輛網(wǎng)絡的通信，模擬真實車輛環(huán)境，驗證芯片與車輛系統(tǒng)的互操作性；

MIPI接口的支持，使得與移動設(shè)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，支持實時數(shù)據(jù)處理和決策。PCIe接口則可用于與外部計算資源和系統(tǒng)進行快速的數(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(guī)模的傳感器數(shù)據(jù)，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(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計。

通過E1系統(tǒng)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(tǒng)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(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(tǒng)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(huán)境下的性能表現(xiàn)和可靠性；

三、全面的安全性驗證

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、通信錯誤、數(shù)據(jù)丟失等。通過注入這些故障情況，開發(fā)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(tǒng)在發(fā)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(yè)中對安全性能要求嚴格的ADAS/AD應用至關(guān)重要。

同時，通過使用E1系統(tǒng)進行安全性驗證，開發(fā)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(fā)現(xiàn)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(chǎn)品符合相關(guān)的安全標準和要求。

四、高效的算法驗證環(huán)境

傳統(tǒng)的算法驗證通常需要在軟件環(huán)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(tǒng)的仿真工具和豐富的測試用例，開發(fā)人員能夠有效地驗證芯片中關(guān)鍵算法的正確性和性能。例如，對于目標檢測算法，開發(fā)人員可以利用E1系統(tǒng)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(guān)鍵算法，E1系統(tǒng)可以提供真實環(huán)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(xiàn)。傳統(tǒng)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(zhàn)。然而，有了E1系統(tǒng)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(fā)進程。

隨著汽車產(chǎn)業(yè)新四化的演進，主機廠與其產(chǎn)業(yè)配套供應商已經(jīng)意識到，產(chǎn)品的功能和體驗不僅僅依靠軟件定義來實現(xiàn)，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(chǎn)品。

得益于強大的調(diào)試與仿真能力，芯華章HuaEmu E1幫助汽車ADAS/AD SoC設(shè)計實現(xiàn)更快、更精確、更全面的系統(tǒng)級驗證，提升芯片創(chuàng)新效率和質(zhì)量，從而幫助主機廠縮短研發(fā)周期，讓新車不再用“舊”芯片，賦能車規(guī)芯片、智能駕駛的蓬勃發(fā)展。