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智能座舱：架构、原理与车规级芯片
作者：张慧敏
出版社：机械工业出版社
出版时间：2024-12-01
ISBN：9787111766179
定价：¥99.00
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内容简介
本书内容系统、全面、详略得当，获得了芯片界领军人物和诸多汽车行业领袖的一致认可与鼎力推荐。本书注重剖析智能座舱的多个子系统、基础软件及应用/服务的原理与架构，以及底层技术SoC的原理与实践，避免碎片化带来的学习障碍与认知错误，带领读者一站式入门智能座舱。本书从逻辑上分为三部分。第一部分（第1、2章）聚焦于智能座舱的起源背景及系统架构。第二部分（第3～10章）详细阐述了智能座舱所需的软硬件技术的架构、原理及核心技术，涵盖车载总线、高速视频传输技术、数据连接技术、显示子系统、视觉子系统、音频子系统、基础软件、应用与服务等。第三部分（第11～15章）主要聚焦于智能座舱SoC的技术原理、设计范例以及发展趋势，涵盖座舱SoC算力评估标准、SoC的设计原理、车规级芯片的评估标准、功能安全设计的原理、未来演进道路等。
作者简介
张慧敏：蔚来汽车数字架构部智能座舱架构设计师、西安交通大学硕士。深耕嵌入式软件与智能手机芯片架构设计多年，已获专利授权15项。曾任紫光展锐芯片架构设计师，主导5G手机芯片及新能源汽车智能座舱系统架构设计，拥有丰富的实战经验。同时，他积极分享专业知识，于知乎平台开设“智能座舱架构与芯片”专栏，撰写多篇科技文章，广受业界好评。
目录
Contents?目 录
序
前 言
第1章 智能座舱诞生的基础 1
1.1 软件定义汽车 2
1.1.1 什么是软件定义汽车 2
1.1.2 如何实现软件定义汽车 3
1.2 EEA设计 5
1.2.1 什么是EEA 5
1.2.2 EEA的演进 7
1.3 SOA 12
1.3.1 什么是SOA 12
1.3.2 为什么需要SOA 12
1.4 本章小结 15
第2章 智能座舱的背景知识与架构 16
2.1 智能座舱的背景知识 16
2.1.1 智能座舱的定义 16
2.1.2 智能座舱的发展历程 17
2.1.3 智能座舱的用户需求 18
2.2 智能座舱的架构 20
2.2.1 智能座舱的组成 20
2.2.2 智能座舱系统的架构 21
2.2.3 CDC的关键技术 23
2.3 智能座舱的生态系统 25
2.3.1 生态角色组成 25
2.3.2 生态模式转变 26
2.4 智能座舱的架构范例 27
2.4.1 特斯拉 27
2.4.2 大众 29
2.4.3 华为 29
2.4.4 小鹏 31
2.5 本章小结 31
第3章 车载总线技术 33
3.1 传统车载总线 33
3.1.1 CAN/CAN-FD总线 34
3.1.2 LIN总线 35
3.1.3 FlexRay总线 38
3.1.4 MOST总线 39
3.2 车载以太网 40
3.2.1 车载以太网的定义 40
3.2.2 车载以太网的架构 41
3.2.3 车载以太网的特点 42
3.3 车载网络拓扑设计 45
3.4 本章小结 47
第4章 高速视频传输技术 48
4.1 高速视频传输需求 48
4.1.1 数据传输需求 48
4.1.2 车载总线的限制 50
4.1.3 应对策略 50
4.2 高速视频传输技术的原理 52
4.2.1 LVDS 52
4.2.2 CML 53
4.2.3 传输线缆 55
4.3 FPD-Link技术 56
4.3.1 特色模块 57
4.3.2 应用范例 59
4.4 GMSL技术 60
4.5 MIPI A-PHY技术 63
4.6 ASA技术 65
4.7 其他SerDes技术 66
4.8 本章小结 66
第5章 座舱数据连接技术 67
5.1 座舱数据连接需求 67
5.1.1 应用场景 67
5.1.2 系统框架 68
5.2 USB连接技术 69
5.2.1 USB带宽模式 69
5.2.2 USB Type-C接口 70
5.2.3 USB信号增强 74
5.2.4 USB供电 74
5.2.5 VR投屏模式 75
5.3 Wi-Fi连接技术 77
5.3.1 Wi-Fi技术基础 77
5.3.2 Wi-Fi带宽计算 78
5.3.3 Wi-Fi应用场景 79
5.4 蓝牙连接技术 80
5.4.1 蓝牙基础 80
5.4.2 蓝牙应用场景 83
5.5 本章小结 85
第6章 座舱显示子系统 86
6.1 座舱显示子系统的框架 86
6.1.1 显示子系统的主要功能 86
6.1.2 显示子系统的架构 88
6.1.3 显示子系统的关键技术 90
6.2 显示屏 91
6.2.1 显示图像格式 91
6.2.2 显示屏原理 93
6.3 SoC显示接口技术 95
6.3.1 显示接口演进 95
6.3.2 OLDI 96
6.3.3 HDMI 97
6.3.4 DP/eDP 98
6.3.5 MIPI DSI 99
6.3.6 单芯多屏技术 101
6.4 座舱显示屏应用 103
6.4.1 抬头显示屏 104
6.4.2 液晶仪表屏 106
6.4.3 中控娱乐屏 106
6.5 本章小结 107
第7章 座舱视觉子系统 108
7.1 座舱视觉子系统的框架 108
7.1.1 视觉子系统的主要功能 108
7.1.2 视觉子系统的架构 110
7.2 视觉子系统的关键技术 112
7.2.1 摄像头基础 112
7.2.2 摄像头接口 113
7.2.3 WDR技术 115
7.2.4 RGB-IR技术 117
7.3 座舱视觉应用 119
7.3.1 流媒体后视镜 119
7.3.2 OMS 123
7.3.3 DMS 124
7.4 本章小结 125
第8章 座舱音频子系统 126
8.1 座舱音频子系统的框架 126
8.1.1 音频子系统的主要功能 126
8.1.2 音频子系统的架构 127
8.2 音频传输总线 130
8.2.1 模拟音频总线 130
8.2.2 AVB 131
8.2.3 A2B 133
8.3 收音机 136
8.3.1 模拟收音机 136
8.3.2 数字收音机 137
8.3.3 卫星收音机 139
8.4 车载音响 140
8.4.1 功放与扬声器 140
8.4.2 麦克风 142
8.4.3 杜比全景声 143
8.5 车载音响算法 145
8.5.1 空间声场调音算法 145
8.5.2 回音消除算法 146
8.5.3 主动降噪技术 147
8.6 本章小结 149
第9章 座舱基础软件 150
9.1 座舱基础软件架构 150
9.1.1 面向信号的座舱基础软件
架构 150
9.1.2 面向服务的座舱基础软件
架构 152
9.2 虚拟化技术 153
9.2.1 虚拟化定义 154
9.2.2 Hypervisor与区域硬隔离 155
9.2.3 Hypervisor的技术原理 156
9.2.4 Hypervisor的应用场景 159
9.3 操作系统 160
9.3.1 Android 160
9.3.2 Linux 163
9.3.3 QNX 165
9.4 本章小结 166
第10章 应用软件与服务 167
10.1 座舱应用软件概述 167
10.1.1 应用软件与生态入口 167
10.1.2 基于生态的应用软件
框架 169
10.2 车载导航系统 170
10.2.1 车载导航系统介绍 170
10.2.2 导航技术要点 171
10.3 人机交互 172
10.4 OTA升级 174
10.4.1 OTA的定义 175
10.4.2 OTA需求分析 175
10.4.3 OTA关键技术 177
10.4.4 OTA架构范例 178
10.5 本章小结 179
第11章 芯片算力评估 180
11.1 座舱高算力需求 180
11.1.1 SoC主要算力单元 180
11.1.2 座舱算力需求分解 182
11.2 CPU算力评估 183
11.2.1 CPU性能评估公式 183
11.2.2 CPU性能基准测试 184
11.3 GPU算力评估 187
11.3.1 GPU架构原理 187
11.3.2 GPU性能评估标准 190
11.4 NPU算力评估 193
11.4.1 NPU架构原理 193
11.4.2 NPU性能评估标准 195
11.5 主存储器性能评估 196
11.5.1 主存储器架构原理 197
11.5.2 主存储器性能评估标准 200
11.6 芯片算力评估实例 201
11.6.1 座舱使用场景假设 201
11.6.2 座舱算力统计对比 202
11.6.3 其他组件性能评估 204
11.7 本章小结 206
第12章 座舱SoC设计 207
12.1 指令集选择 207
12.1.1 x86 207
12.1.2 ARM 210
12.1.3 RISC-V 210
12.1.4 应用案例 212
12.2 SoC架构思考 214
12.2.1 目标定位 214
12.2.2 顶层架构 215
12.3 系统总线 216
12.3.1 总线基础概念 217
12.3.2 AMBA介绍 218
12.3.3 总线拓扑结构 220
12.3.4 AMBA IP选项 222
12.4 CPU 223
12.4.1 大小核思路 224
12.4.2 先进CPU微架构设计 226
12.5 GPU 229
12.5.1 移动端与桌面端GPU 230
12.5.2 ARM Mali GPU 232
12.6 SoC概念设计实例 235
12.6.1 竞品分析 235
12.6.2 CPU 236
12.6.3 GPU 239
12.6.4 NPU 240
12.7 本章小结 242
第13章 车规级芯片标准 243
13.1 车规级标准定义 243
13.1.1 为什么需要车规 244
13.1.2 什么是车规级标准 247
13.1.3 车规级与消费级的区别 248
13.2 车规级测试要求 249
13.2.1 AEC-Q家族 249
13.2.2 AEC-Q100测试标准 249
13.2.3 车规测试实例 253
13.3 系统级车规 255
13.3.1 什么是系统级车规 255
13.3.2 热管理技术改进 256
13.3.3 AEC-Q104测试标准 258
13.4 本章小结 260
第14章 座舱功能安全设计 261
14.1 功能安全定义 261
14.1.1 什么是功能安全 261
14.1.2 功能安全设计流程 263
14.2 ISO 26262 264
14.2.1 什么是ISO 26262 264
14.2.2 ISO 26262的主要内容 265
14.3 座舱功能安全设计实例 273
14.3.1 识别安全事件 273
14.3.2 设定功能安全目标 274
14.3.3 启动功能安全设计 275
14.4 本章小结 279
第15章 智能座舱演进思考 280
15.1 多模态交互 280
15.2 大语言模型 283
15.3 舱驾一体化 286
15.4 本章小结 291
序
前 言
第1章 智能座舱诞生的基础 1
1.1 软件定义汽车 2
1.1.1 什么是软件定义汽车 2
1.1.2 如何实现软件定义汽车 3
1.2 EEA设计 5
1.2.1 什么是EEA 5
1.2.2 EEA的演进 7
1.3 SOA 12
1.3.1 什么是SOA 12
1.3.2 为什么需要SOA 12
1.4 本章小结 15
第2章 智能座舱的背景知识与架构 16
2.1 智能座舱的背景知识 16
2.1.1 智能座舱的定义 16
2.1.2 智能座舱的发展历程 17
2.1.3 智能座舱的用户需求 18
2.2 智能座舱的架构 20
2.2.1 智能座舱的组成 20
2.2.2 智能座舱系统的架构 21
2.2.3 CDC的关键技术 23
2.3 智能座舱的生态系统 25
2.3.1 生态角色组成 25
2.3.2 生态模式转变 26
2.4 智能座舱的架构范例 27
2.4.1 特斯拉 27
2.4.2 大众 29
2.4.3 华为 29
2.4.4 小鹏 31
2.5 本章小结 31
第3章 车载总线技术 33
3.1 传统车载总线 33
3.1.1 CAN/CAN-FD总线 34
3.1.2 LIN总线 35
3.1.3 FlexRay总线 38
3.1.4 MOST总线 39
3.2 车载以太网 40
3.2.1 车载以太网的定义 40
3.2.2 车载以太网的架构 41
3.2.3 车载以太网的特点 42
3.3 车载网络拓扑设计 45
3.4 本章小结 47
第4章 高速视频传输技术 48
4.1 高速视频传输需求 48
4.1.1 数据传输需求 48
4.1.2 车载总线的限制 50
4.1.3 应对策略 50
4.2 高速视频传输技术的原理 52
4.2.1 LVDS 52
4.2.2 CML 53
4.2.3 传输线缆 55
4.3 FPD-Link技术 56
4.3.1 特色模块 57
4.3.2 应用范例 59
4.4 GMSL技术 60
4.5 MIPI A-PHY技术 63
4.6 ASA技术 65
4.7 其他SerDes技术 66
4.8 本章小结 66
第5章 座舱数据连接技术 67
5.1 座舱数据连接需求 67
5.1.1 应用场景 67
5.1.2 系统框架 68
5.2 USB连接技术 69
5.2.1 USB带宽模式 69
5.2.2 USB Type-C接口 70
5.2.3 USB信号增强 74
5.2.4 USB供电 74
5.2.5 VR投屏模式 75
5.3 Wi-Fi连接技术 77
5.3.1 Wi-Fi技术基础 77
5.3.2 Wi-Fi带宽计算 78
5.3.3 Wi-Fi应用场景 79
5.4 蓝牙连接技术 80
5.4.1 蓝牙基础 80
5.4.2 蓝牙应用场景 83
5.5 本章小结 85
第6章 座舱显示子系统 86
6.1 座舱显示子系统的框架 86
6.1.1 显示子系统的主要功能 86
6.1.2 显示子系统的架构 88
6.1.3 显示子系统的关键技术 90
6.2 显示屏 91
6.2.1 显示图像格式 91
6.2.2 显示屏原理 93
6.3 SoC显示接口技术 95
6.3.1 显示接口演进 95
6.3.2 OLDI 96
6.3.3 HDMI 97
6.3.4 DP/eDP 98
6.3.5 MIPI DSI 99
6.3.6 单芯多屏技术 101
6.4 座舱显示屏应用 103
6.4.1 抬头显示屏 104
6.4.2 液晶仪表屏 106
6.4.3 中控娱乐屏 106
6.5 本章小结 107
第7章 座舱视觉子系统 108
7.1 座舱视觉子系统的框架 108
7.1.1 视觉子系统的主要功能 108
7.1.2 视觉子系统的架构 110
7.2 视觉子系统的关键技术 112
7.2.1 摄像头基础 112
7.2.2 摄像头接口 113
7.2.3 WDR技术 115
7.2.4 RGB-IR技术 117
7.3 座舱视觉应用 119
7.3.1 流媒体后视镜 119
7.3.2 OMS 123
7.3.3 DMS 124
7.4 本章小结 125
第8章 座舱音频子系统 126
8.1 座舱音频子系统的框架 126
8.1.1 音频子系统的主要功能 126
8.1.2 音频子系统的架构 127
8.2 音频传输总线 130
8.2.1 模拟音频总线 130
8.2.2 AVB 131
8.2.3 A2B 133
8.3 收音机 136
8.3.1 模拟收音机 136
8.3.2 数字收音机 137
8.3.3 卫星收音机 139
8.4 车载音响 140
8.4.1 功放与扬声器 140
8.4.2 麦克风 142
8.4.3 杜比全景声 143
8.5 车载音响算法 145
8.5.1 空间声场调音算法 145
8.5.2 回音消除算法 146
8.5.3 主动降噪技术 147
8.6 本章小结 149
第9章 座舱基础软件 150
9.1 座舱基础软件架构 150
9.1.1 面向信号的座舱基础软件
架构 150
9.1.2 面向服务的座舱基础软件
架构 152
9.2 虚拟化技术 153
9.2.1 虚拟化定义 154
9.2.2 Hypervisor与区域硬隔离 155
9.2.3 Hypervisor的技术原理 156
9.2.4 Hypervisor的应用场景 159
9.3 操作系统 160
9.3.1 Android 160
9.3.2 Linux 163
9.3.3 QNX 165
9.4 本章小结 166
第10章 应用软件与服务 167
10.1 座舱应用软件概述 167
10.1.1 应用软件与生态入口 167
10.1.2 基于生态的应用软件
框架 169
10.2 车载导航系统 170
10.2.1 车载导航系统介绍 170
10.2.2 导航技术要点 171
10.3 人机交互 172
10.4 OTA升级 174
10.4.1 OTA的定义 175
10.4.2 OTA需求分析 175
10.4.3 OTA关键技术 177
10.4.4 OTA架构范例 178
10.5 本章小结 179
第11章 芯片算力评估 180
11.1 座舱高算力需求 180
11.1.1 SoC主要算力单元 180
11.1.2 座舱算力需求分解 182
11.2 CPU算力评估 183
11.2.1 CPU性能评估公式 183
11.2.2 CPU性能基准测试 184
11.3 GPU算力评估 187
11.3.1 GPU架构原理 187
11.3.2 GPU性能评估标准 190
11.4 NPU算力评估 193
11.4.1 NPU架构原理 193
11.4.2 NPU性能评估标准 195
11.5 主存储器性能评估 196
11.5.1 主存储器架构原理 197
11.5.2 主存储器性能评估标准 200
11.6 芯片算力评估实例 201
11.6.1 座舱使用场景假设 201
11.6.2 座舱算力统计对比 202
11.6.3 其他组件性能评估 204
11.7 本章小结 206
第12章 座舱SoC设计 207
12.1 指令集选择 207
12.1.1 x86 207
12.1.2 ARM 210
12.1.3 RISC-V 210
12.1.4 应用案例 212
12.2 SoC架构思考 214
12.2.1 目标定位 214
12.2.2 顶层架构 215
12.3 系统总线 216
12.3.1 总线基础概念 217
12.3.2 AMBA介绍 218
12.3.3 总线拓扑结构 220
12.3.4 AMBA IP选项 222
12.4 CPU 223
12.4.1 大小核思路 224
12.4.2 先进CPU微架构设计 226
12.5 GPU 229
12.5.1 移动端与桌面端GPU 230
12.5.2 ARM Mali GPU 232
12.6 SoC概念设计实例 235
12.6.1 竞品分析 235
12.6.2 CPU 236
12.6.3 GPU 239
12.6.4 NPU 240
12.7 本章小结 242
第13章 车规级芯片标准 243
13.1 车规级标准定义 243
13.1.1 为什么需要车规 244
13.1.2 什么是车规级标准 247
13.1.3 车规级与消费级的区别 248
13.2 车规级测试要求 249
13.2.1 AEC-Q家族 249
13.2.2 AEC-Q100测试标准 249
13.2.3 车规测试实例 253
13.3 系统级车规 255
13.3.1 什么是系统级车规 255
13.3.2 热管理技术改进 256
13.3.3 AEC-Q104测试标准 258
13.4 本章小结 260
第14章 座舱功能安全设计 261
14.1 功能安全定义 261
14.1.1 什么是功能安全 261
14.1.2 功能安全设计流程 263
14.2 ISO 26262 264
14.2.1 什么是ISO 26262 264
14.2.2 ISO 26262的主要内容 265
14.3 座舱功能安全设计实例 273
14.3.1 识别安全事件 273
14.3.2 设定功能安全目标 274
14.3.3 启动功能安全设计 275
14.4 本章小结 279
第15章 智能座舱演进思考 280
15.1 多模态交互 280
15.2 大语言模型 283
15.3 舱驾一体化 286
15.4 本章小结 291
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