Шина PCIe в автотранспортных приложениях с высокими требованиями к быстродействию
27.09.2021
Примеры использования устройств с шиной PCI Express доказали ее превосходство в приложениях с высокими требованиями к скорости обмена информацией. PCI Express - оптимальный интерфейс передачи данных в автомобильных SoC (системах на кристалле) нового поколения как базовом компоненте информационно-развлекательных систем, бортовых систем сбора данных ADAS (Airborne Data Acquisition System), приложений для автономного вождения.
Как известно, автомобильная промышленность находится на той стадии своего развития, которая коренным образом меняет подход к мобильным средствам передвижения. Создание прототипов автономных или беспилотных автотранспортных средств, рост популярности совместного использования автомобилей (каршеринг) в свою очередь меняет организацию средств связи и электроснабжение внутри автомобилей и приводит к появлению новых автомобильных подсистем, таких как:
-
Информационно-развлекательные системы и цифровые кабины экипажа (включая управление вождением)
-
ADAS (синтез датчиков – камера, радар, лидар, ультразвука и тепловизор)
-
Автономное вождение (уровень 4/5, Машинное обучение/Искусственный Интеллект)
-
Телеметрия (Wi-Fi, C-V2X, GPS)
-
Дистанционное управление через облачные сервисы (Over The Air, e-commerce)
Такого рода широкий спектр задач требует высокого уровня интеграции компонентов системы, использования вычислителей с техпроцессом от 16 нм до 7 нм и, возможно, в скором времени 5 нм. Необходимость в увеличении быстродействия для обработки данных от датчиков и внедрения алгоритмов ИИ (edge-вычисления) требует соответствующего увеличения скорости передачи данных по локальным шинам.
Рисунок 1. Современная архитектура построения локальных сетей в автомобиле
Ключевым условием перехода от специализированных систем на основе микроконтроллеров до построения иерархических сетей с выделенным сервером является применение высокоскоростной технологии обмена данными PCI Express в локальных сетях. Принятая в качестве стандарта де-факто для нескольких поколений информационно-развлекательных систем и бортовых систем сбора данных, шина PCIe используется для организации обмена данными между электронными компонентами системы и высокоскоростного подключения к периферийным устройствам.
Пропускная способность шины PCI Expres удваивалась каждые 3-7 лет – 8 Гб/с для PCIe 3.0 в 2010 году, 16 ГБ/с для PCIe 4.0 в 2017 году и PCIe 5.0 со скоростью обмена данными 32 Гб/с в 2019 году. PCIe 6.0 будет поддерживать скорость обмена данными до 64 Г/с. Устройства интернета вещей, Искусственный интеллект и автомобили с автопилотом - наиболее вероятные потребители устройств с шиной PCI Express нового поколения для обработки и обмена данными средствами высокоскоростного интерфейса.
Рисунок 2: Соответствие стандарта PCI Express требованиям автомобильных приложений
Спектр применений (рис.2) предъявляет новые требования к вычислительным и телекоммуникационным системам с точки зрения временных задержек, возможностей виртуализации, и т.д. Также важно, чтобы такого рода системы были реализованы с учетом требований к потребляемой мощности и теплоотводу, а также с учетом особых требований к надежности в передовых технологических узлах. Чтобы понять ценность такого рода технологий достаточно представить себя сидящим внутри автомобиля без водителя, который мчится со скоростью 100 км/ч по высоконагруженной автотрассе.
Компания Прософт – официальный дистрибутор ведущих мировых производителей и разработчик собственных встраиваемых устройств с интерфейсом PCI Express. В недалеком будущем уже можно ожидать появления первых модулей памяти и плат расширения с шиной PCI Express 6.0 - электрического стандарта обмена данными нового поколения.
