福特新一代車機系統(tǒng)SYNC4拆解：NXP是大贏家

福特在 2020 年推出新一代車機系統(tǒng) SYNC4。第一個搭載 SYNC4 的是福特的純電版野馬 MUSTANG MACH-E。

福特純電版野馬座艙，采用 10.2 英寸儀表，15.5 英寸豎屏。和特斯拉 Model 3 類似，大屏也是劃分為兩部分，分辨率可能也是 1920*1200。 未來福特絕大部分車型都會搭載 SYNC4 系統(tǒng)，極少數(shù)低端車使用三星蘇州哈曼的 CTR 系統(tǒng)。SYNC4 有三個尺寸，分別是 8、12 和 15.5 英寸，其中 12 和 15.5 英寸將會采用豎屏。

2021 版福特暢銷車型 F-150 標配搭載 SYNC4 的 8 英寸橫屏，可選裝 12 英寸豎屏，儀表則為 12.4 英寸全液晶儀表，液晶儀表由偉世通提供。 SYNC 4 系統(tǒng)首次實現(xiàn)車機與智能手機的無線互聯(lián)，支持蘋果 CarPlay 和 Android Auto。通過 SYNC AppLink 功能，Waze、Ford + Alexa 等應用也可以與車機無線連接，并且可以直接在智能手機上對各種車輛功能（如燈光、空調(diào)、收音機等）進行控制。結(jié)合車內(nèi)的手機無線充電板，讓你徹底擺脫凌亂的數(shù)據(jù)連接線。 SYNC 4 將標配云平臺連接功能，云端大數(shù)據(jù)將與 SYNC 4 的計算能力結(jié)合。通過與云端數(shù)據(jù)連接，導航功能可以實時更新當前路況；同時，基于云的語音處理功能將使 SYNC 4 更加智能地理解語音語義，結(jié)合大數(shù)據(jù)為駕駛者提供合理建議。同時 SYNC 4 還保留本地數(shù)據(jù)處理能力，即使在信號較差的偏遠地區(qū)，依然可以保障流暢智能的使用體驗。

此外，SYNC 4 能不斷學習駕駛者的偏好，并基于使用習慣來提供建議。 SYNC 4 首次搭載了全新的數(shù)字車主手冊，支持直接搜索數(shù)據(jù)庫，消費者無需翻閱數(shù)十頁內(nèi)容，就可以更加容易地查找到車輛功能的詳細信息。還可以通過附帶的視頻學習相關(guān)功能，更好更迅速地了解產(chǎn)品特性。SYNC 4 搭載的車內(nèi)音頻娛樂平臺 SiriusXM with 360L 將為駕駛者提供豐富的娛樂資源。SYNC4 也支持 OTA。 為降低成本，也為了更好優(yōu)化軟件，SYNC4 由福特內(nèi)部完成設計，交給代工大廠偉創(chuàng)力制造，這和國內(nèi)吉利有些類似，在內(nèi)部完成設計。SYNC4 分 G 和 GL 兩個版本，GL 版本略低。2018 年設計，2019 年 9 月基本完成。而上一代 SYNC3 主要是日本松下和歌樂（已被佛吉亞收購）生產(chǎn)的。順便提一下，福特的 T-Box 或者說 TCU 也開始自己內(nèi)部完成設計，生產(chǎn)交給偉世通。

SYNC4 體積相對其他車機系統(tǒng)要小得多。

車機最大厚度為 33.95 毫米，最小厚度僅 23.1 毫米，有些車機如下一代雷克薩斯（瑞薩 H3 系統(tǒng)）和本田（高通 820A 系統(tǒng)）厚度都近 100 毫米。

SYNC4 的爆炸圖

 1 為鋁合金外殼，使用最常見的 A380 鑄造鋁合金。2 為 WIFI 天線罩，3 為藍牙天線罩，都采用沙特 SABIC 提供的 LEXAN，實際就是聚碳酸酯。4 為 PCB 板，5 為后殼，采用 SAE J403 低碳鋼。6 為 11 個鋼鋅合金螺絲。7/8/9 都是認證標簽。

SYNC4 連接很簡潔，一個 HSD 顯示屏，一個以太網(wǎng)，一個 USB，一個 CAN 與供電主接口，還有一個視頻輸入在圖上沒有標示出來。還留了一個視頻輸出接口的位置。

電路板正面如上圖，視頻 I/O 方面預留了一定的空間。

電路板背面如上圖

SYNC4 是福特與 NXP 聯(lián)合設計，使用了 NXP 全套芯片，主芯片為 i.mx8QM，電源管理為 PF8100，以太網(wǎng)交換機為 SJA1105，這是一個 5 口的 AVB/TSN 以太網(wǎng)交換機。以太網(wǎng)物理層為 TJA1102S。MCU 是 NXP 的 MPC5748G，具備 ASIL-D 級安全。 存儲方面，可能使用了美光的 4GB DRAM 和三星的 32GB EMMC。音頻部分獨立，由偉世通完成，稱之為 AHB，并不在車機內(nèi)，而是在車尾箱內(nèi)，負責 AM/FM/DAB 收音，同時接收 SiriusXM 的網(wǎng)絡收音，還可以為電動車制造引擎模擬音頻，AHB 通過以太網(wǎng)與車機相連，音頻功率放大也在 AHB 內(nèi)。

圖中的 SilverBox 加 AVB 網(wǎng)關(guān)就是 AHB。標配是 4 通道音頻， Mercury 是 NXP 的收音與音頻處理部分，包含了 FM/DAB/HD，有多標準軟件定義無線電和收音調(diào)諧。BAP3 為 NXP 的 D 類音頻功率放大，可擴展為 10 路音頻放大。

i.MX8QM 采用硬件分區(qū)設計，可以一機雙屏，不采用昂貴且復雜的軟件虛擬機技術(shù)，同時帶動中控和儀表。

Hardware Partition 中文叫硬件分區(qū)或者硬件隔離?；?NXP i.MX8QM 的 Hardware Partition 功能將 Resource, Memory, Pad 等硬件資源通過硬件分區(qū)的方式進行劃分和管理。硬件資源的所屬分區(qū)擁有對該資源的訪問和管理權(quán)限，其他分區(qū)不能對該資源進行操作。通過 Hardware Partition 功能強化了 i.MX8QM 對硬件資源的管理，通過硬件分區(qū)的方式對資源進行管理，簡化了資源從屬和管理問題，方便了軟件開發(fā)。 

基于 NXP i.MX8QM 的 Hardware 功能可用于雙系統(tǒng)的開發(fā)。i.MX8QM 是一款多核芯片，包括了 4x A53, 2x A72, 2x M4 等核心，通過創(chuàng)建兩個系統(tǒng)的硬件分區(qū)，將不同的硬件資源劃分到這兩個分區(qū)，并分別將 A53 和 A72 core 劃分到這兩個系統(tǒng)分區(qū)，最終可實現(xiàn)兩個分區(qū)上的 CPU 分別獨立運行一套操作系統(tǒng)。NXP i.MX8QM 芯片多用于汽車產(chǎn)業(yè)，通過其 Hardware Partition 功能實現(xiàn)的雙系統(tǒng)( A53 運行 Linux ，A72 運行 Android )可用于儀表和中控娛樂系統(tǒng)。

SCU 子系統(tǒng)在 i.MX8 以及 i.MX8X 系列起著中央控制功能的角色，此子系統(tǒng)主要由一個內(nèi)含 256 KB TCM 的 Cortex-M4 所組成，另外還包含一些專屬周邊以及對外溝通的外設。這個 M4 并不開放讓一般 User 使用，只提供給平臺做系統(tǒng)內(nèi)部的控制使用，所以子系統(tǒng)內(nèi)的各種資源都不能被其他核心使用。

硬件分區(qū)具有以下特征，所有分區(qū)：

可以在啟動時創(chuàng)建和銷毀，并在運行時動態(tài)創(chuàng)建

具有層次關(guān)系，每個分區(qū)都有一個父級( SCFW 無父級，分區(qū)號 0 )

分區(qū)內(nèi)包含的資源：Resource（master and peripheral), Pad 和 Memory

默認情況下，僅限于訪問其擁有的資源

可以引導，復位和關(guān)閉電源

具有電源狀態(tài)；可以轉(zhuǎn)換到其他電源狀態(tài)

具有看門狗定時器，RTC 警報和系統(tǒng)計數(shù)器警報

資源代表 SOC 中的 IP 塊。它們可以是主機，外圍設備或兩者。資源始終擁有一個（只有一個）分區(qū)。資源的訪問控制包括兩個主要機制：

默認情況下，只有同一個分區(qū)中的主機能訪問同一分區(qū)中的外圍設備。資源可以由所有者分配或移動到另一個分區(qū)(分配者分區(qū)將不再擁有這個資源)。主資源可以設置安全性，特權(quán)， SMMU 繞過和 streamID （SID）。外圍資源可以設置訪問權(quán)限。僅當擁有主資源的分區(qū)安全時，才能設置主資源的安全狀態(tài)。 目前 SYNC4 應該還沒有采用這種硬件分區(qū)的方法，不過從電路板預留的空位和接線端子預留的空位看，未來 SYNC4 有可能采用這種方法，硬件分區(qū)能夠大幅度降低成本，軟件開發(fā)難度也比虛擬機要低得多，缺點是資源的利用效率有點低，兩個 A72 可能不夠用。

API 訪問權(quán)限 - SCFW API 函數(shù)使用諸如調(diào)用分區(qū)和資源參數(shù)之類的信息來確定是否可以對資源執(zhí)行操作。資源的所有權(quán)以及擁有分區(qū)和調(diào)用分區(qū)的層次關(guān)系用于確定操作是否得到授權(quán)。

硬件保護 - SCFW 對基礎保護硬件（在 i.MX8 中為 XRDC2 ）進行編程，以控制哪些主機可以訪問哪些外圍設備。維護每個資源的訪問權(quán)限，所有者可以為每個訪問分區(qū)設置訪問權(quán)限。

佐思 2021 年研究報告撰寫計劃

智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)鏈全景圖（2020 年 12 月版）

「佐思研究年報及季報」