簡介

德州儀器 (TI) 的 TDA5 SoC 系列專為高性能計算打造，可提供每秒 10 萬億次 (TOPS) 至 1200 萬億次 (TOPS) 運算的邊緣人工智能算力，能效比超 24 TOPS/W。此外，該系列支持芯粒的設計，采用標準 UCIe 接口，具備出色的可擴展性，能讓設計人員基于單一產品組合，實現多種功能配置，并且支持最高 L3 級自動駕駛。

產品特性

處理器內核：

• 多達八個 Arm Cortex-A720AE MPU

• 支持鎖步

實時處理 CPU：

• 多達 6 個 Arm Cortex-R52+（或 3 對鎖步）

• 用于多核處理的虛擬化

系統/SOC CPU：

• 8 個雙核 Arm Cortex-M55（鎖步）

DSP/AI 處理：

• 多達 4 個 C7 神經處理單元 (NPU)

• 多達 400 個 TOPS

視覺和視頻處理：

• 多達 16 個攝像頭

• DMPAC：密集光流、立體視差引擎

• 4 個 CSI-2 RX 接口，1 個 CSI-2 TX 輸出

GPU 和顯示處理：

• Imagination DXS 系列 GPU

產品說明

TDA5 高性能計算 SoC 系列旨在提供安全高效的邊緣 AI 性能，具有集成的 C7 NPU 和芯片就緒架構，提供高達 1200TOPS 的性能。這使得軟件定義車輛可以無縫推進到 L3 自動駕駛模式，同時在城市和高速公路環境中都可以實現有條件的自動化。此外，TDA5 SoC 憑借先進的傳感器處理、網絡安全和功能安全特性，非常適合工業運輸、人形機器人、工業機器人以及航天和國防等類似應用。

TDA5 SoC 具有多個專用子系統，每個子系統都針對高性能計算和跨域應用日益增長的需求而量身打造。這些子系統包括用于安全性、視覺處理、邊緣 AI、顯示渲染和網絡的專用處理內核和硬件加速功能。通過分流這些任務，SoC 的 MPU 和 MCU 內核可騰出資源，專注于運行用戶應用軟件。此外，由于支持 PCIe、以太網和其他汽車標準外設，可在不同組件和系統之間實現安全的高速數據傳輸。

TDA5 架構基于二十年來在汽車處理器市場的領先優勢，旨在為各種應用提供可擴展的高性能解決方案。由于TDA5 系列是 TDA4 系列的升級版，為 TDA4 開發的軟件可以輕松擴展到 TDA5 系列，同時所需的返工極少。因而可以重復使用軟件資產，并支持開發更復雜、更高級的應用程序。TDA5 系列憑借獨特的高性能實時處理和分析內核的組合，外加用于圖像信號處理的最新 C7 NPU 和下一代加速器，成為適用于各種攝像頭、雷達、傳感器融合和 AI 應用的理想解決方案。

TDA5 系列為傳統計算機視覺和深度學習算法提供高性能計算功能，并具有業界領先的能效比。憑借高度的系統集成，先進汽車平臺的成本得以降低，并可在集中式電子控制單元、多傳感器域或集中式汽車計算機中支持多種傳感器模態。主要的處理內核和加速內核包括：具有標量和矢量內核的最新一代 C7 DSP，專用深度學習加速單元，用于通用計算的最新應用處理內核和 GPU 內核，視覺和成像子系統單元，視頻編解碼器，網絡數據包處理加速器和以太網交換機，以及專用的安全子系統。這些內核經過精心集成，整合到從底層全新設計的 SoC 架構中，以支持系統級功能安全，從而確保安全關鍵型應用的極高可靠性和性能。

產品應用

汽車：

• 自主傳感器融合/感知系統，包括攝像頭、雷達和激光雷達傳感器

• ADAS 域控制器

• 高級環視和泊車輔助系統

• 非公路用車控制

工業:

• 具有安全功能的工業移動機器人 (AGV/AMR)

• 建筑和農業

• 航天和國防

設計參考

德州儀器 (TI) 和 Synopsys 為 TDA5 高性能計算 SoC 系列開發了一個 Virtualizer

Development Kit (VDK)，其中包括 TDA54-Q1。TDA5 VDK 使開發人員能夠在初始芯片樣片之前對 TDA5 系列中的器件進行評估、開發和測試，通過一個適用于物理和虛擬 SoC 的軟件開發套件 (SDK) 實現無縫的開發周期。TDA5 系列中的每個器件都有相應的 VDK，以實現通用的虛擬化設計和一致的用戶體驗。

與 VDK 一起，TI 和 Synopsys 提供了附加組件以創建完整的虛擬開發環境。下圖提供了可用資源的概覽，其中包括：

? 虛擬原型，即 TDA5 SoC 的仿真模型。

? 來自 Synopsys 的部署服務，這是使開發人員能夠將 VDK 與其他虛擬組件或工具集成的加載項和接口。

? TDA5 及 TDA54-Q1 軟件開發套件的文檔。

? 每個 TDA5 VDK 和 SDK 的參考軟件示例可以幫助開發人員入門。

為什么虛擬化很重要

虛擬化設計無需物理硬件即可實現軟件開發，從而大大縮短了汽車開發周期。這使開發人員可以通過提前啟動軟件并在物理硬件可用后遷移到物理硬件，從而加快或“左移”開發。此外，早期的軟件開發延伸到生態系統合作伙伴，使得關鍵的第三方軟件組件可以提前供使用。

通過虛擬化加快開發

TDA5 VDK 可幫助軟件開發人員更有效、更高效地工作，使他們能夠使用軟件在環測試，因此他們可以通過虛擬方式進行測試和驗證，而無需昂貴的道路測試。與通常通過物理 SoC 引腳暴露的情況相比，開發人員可以使用 TDA5 VDK 來增強調試功能，并更深入地了解內部器件運行情況。TDA5 VDK 還提供故障注入功能，使開發人員能夠模擬器件內部的故障，從而更好地了解軟件在出錯時的行為。

虛擬化的可擴展性

可擴展性是 TDA5 VDK 的另一個主要優勢，因為虛擬化平臺不需要交付，使開發團隊可以更快地提升速度，并通過為正在進行的項目分配資源來提高響應速度。TDA5 VDK 還支持自動測試環境，因為開發團隊可以用在遠程計算機上運行的虛擬環境取代傳統的“電路板場”。這有助于汽車制造商簡化持續集成、持續部署 (CICD) 工作流程，從而更高效地完成測試。

由于 TDA5 VDK 也可用于未來的 TDA5 SoC，因此開發人員可以跨多個工程擴展工作。如果開發人員將 VDK 用于特定的 TDA5 器件（例如 TDA54），則他們可以在虛擬環境中探索 TDA5 系列中的其他產品，而無需更改硬件配置。

系統集成

TDA5 VDK 等虛擬化設計為開發人員構建完整的數字孿生模型奠定了基礎。通過虛擬化 SoC，它可以與其他虛擬組件和工具集成，以創建更大的仿真系統，例如完整的 ECU 網絡。圖 3 顯示了開發人員如何利用 Synopsys 平臺的功能將 VDK 與其他虛擬組件集成并模擬完整的設計。

數字環境仿真工具還可與 TDA5 VDK 集成，以便在模擬駕駛場景中進行虛擬測試，使開發人員能夠快速執行可重現的測試。TDA5 VDK 還允許開發人員利用 Synopsys 廣泛的工具和合作伙伴生態系統，充分利用他們的虛擬開發體驗

為什么可擴展高性能 SoC 是自動駕駛汽車的未來

面向下一代汽車設計的 SoC中央計算架構的核心是異構 SoC，它集成了各種 IP 塊并支持高級軟件（如 TDA54-Q1），這是 TDA5 系列 SoC 的第一款器件。

雖然市場上有多種類型的高性能 SoC，但與主要基于單個計算元件（如圖形處理單元）的 SoC 相比，采用各種計算元件的 SoC 更節能，并且能夠提高中央計算 ECU 的性能。具有各種計算元件的 SoC 可以簡化高級自動駕駛功能軟件的開發、部署和執行，因為它們可以將特定任務卸載到由專用板載存儲器提供支持的專用 IP 塊，包括高性能神經處理單元 (NPU) 和視覺處理器。

TDA54-Q1 等異構 SoC 憑借以下優勢，為更多車輛帶來更高的自動駕駛能力和設計靈活性：

? 可擴展的 AI 性能。在邊緣 AI 功能方面，TDA5 SoC 的設計采用了符合汽車標準的最新 5nm 工藝技術，并具有基于 TI 專有 C7 數字信號處理架構的集成式 NPU。這些技術有助于提供高效的功率范圍和可擴展的 AI 性能，實現從 10 萬億次運算/秒 (TOPS) 到 1200 萬億次運算/秒 (TOPS)。工程師可以利用這些 SoC 的 AI 資源，通過支持數十億參數大型語言模型、視覺語言模型和高級變壓器網絡，提高車輛響應能力。這種 AI 性能水平會隨著時間的推移而擴展，以滿足不同應用要求不斷變化的需求，從支持自適應巡航控制等 1 級功能一直到 3 級自動駕駛（涵蓋指定條件下的條件駕駛自動化或自動駕駛）。

? 安全優先架構。TDA5 SoC 通過跨域硬件安全架構提供更高級別的專業性能和效率，該架構可提供確定性的實時監控，而軟件無法單獨實現。這種性能使 OEM 能夠滿足汽車安全完整性等級 D 要求，這是國際標準化組織 26262 標準中的最高風險分類。TDA5 SoC 采用了 Arm 最新的 Armv9 內核，其應用核心和微控制器核心均具備鎖步運行能力。

? 芯片就緒型架構。TDA5 SoC 系列的可擴展性不限于其處理性能；這些器件還采用了芯片就緒型架構。芯片技術是一種新興的半導體架構設計方法，其中各個集成電路的作用與異構 SoC 中的 IP 塊類似，允許專用芯片進行模塊化設計。通過對通用芯片互連高速接口開放技術標準的內置支持，TDA5 SoC 可通過未來的芯片擴展實現更高的可擴展性和適應性，為開發人員提供適應未來需求的面向未來的平臺。