ElectroKnox 借助賽靈思 Zynq平臺將軟件定義汽車變成現實

項目簡介

ElectroKnox 公司為現代互聯汽車提供了橋接各種通信協議的域控制器和智能中央網關解決方案。其高計算性能產品便于 OEM 廠商在無需更改硬件 的前提下，適應不斷變化的車載網絡拓撲，從而滿足軟件定義汽車的未來需求。

ElectroKnox 需要為前沿汽車應用、服務和安全建立通用且強大的基礎。該公司的 SGW1000 汽車智能網關解決方案是一種基于賽靈思 Zynq UltraScale+ MPSoC 平臺的軟硬件統一平臺解決方案。該方案支持 OEM 廠商快速在軟件中開發功能，并縮短上市進程，讓“軟件定義汽車”的理念進一步貼近現實。

圖1 ElectroKnox 汽車網關硬件為前沿汽車應用、服務和安全提供通用且強大的基礎 （來源：ElectroKnox 公司）

行業挑戰

汽車市場目前對軟件定義功能和應用的需求越來越旺盛。這種需求需要一種先進的網關，才能提供通用性，傳輸大量數據，并為客戶提供數據加速和數據分析功能。此外，由于 OEM 車輛和軟件定義車輛在需求上存在較大差異，因此需要一種功能更強大且良好平衡的通用型解決方案，以及可以插入到該解決方案中的穩固的中間件平臺。

ElectroKnox 借助 Zynq 平臺內的可編程邏輯而開發的SGW1000 網關解決方案能夠滿足這些需求。它不僅適用于消費型汽車領域，也能用于其他類型的車輛，例如電動汽車 (EV)、工程車、商務車和機器人運輸車。

圖2 ElectroKnox 車載計算機圖例。（來源：ElectroKnox 公司）

解決方案

SGW1000 網關具備以往在傳統 ECU 上無法實現的復雜軟件功能，例如為保障安全而提供的基于 AI 的入侵檢測算法，以及提供 Wi-Fi/LTE 支持。此外，Zynq 的高性能 ARM^? 多核多處理系統也支持采用前沿的車輛功能，例如整車 OTA 更新和遠程診斷。隨著車輛通信日趨復雜和對高性能與日俱增的需求，所有上述SGW1000 網關的功能，都將為 OEM 廠商滿足市場需求帶來重要優勢。

賽靈思 Zynq 平臺從軟硬件角度均是 ElectroKnox 的模塊化網關解決方案的重要基礎。SGW1000 的一項重要特性就是其軟硬件的靈活應變能力。

圖3 ElectroKnox 車載計算機硬件組件原理圖。（來源：ElectroKnox 公司）

硬件

使用 Zynq 的四核 ARM Cortex^?-A53.雙核 ARM Cortex-R5，SGW1000 內含足夠的聯網和計算資源，既可用作中央或區域網關，也可用作域控制器。Zynq 平臺的硬件加速功能可為整合其他 ECU 功能提供充足的處理能力。因此，OEM 廠商能夠節省 ECU 硬件成本以及車輛內的物理安裝空間。

Zynq UltraScale+ MPSoC 平臺的另一大優點是它可以通過各種 I/O（包括 CAN-FD、LIN 和以太網端口）提供可定制接口，從而提高設計的靈活性。

圖 4 ElectroKnox 軟件平臺具備硬件無關接口和基于標準的可編程中間件。（來源：ElectroKnox 公司）

軟件

借助 Zynq 平臺獨特的自適應可編程邏輯特性，ElectroKnox 得以在新產品設計中，加入過去在基于微控制器的車載 ECU 上不能運行的更復雜的軟件。

SGW1000 在設計上能快速適應任何汽車架構。它的創新軟件開發平臺是一種不受硬件接口影響的平臺，從而使得 OEM 廠商可以靈活地使用不同的硬件配置。而它的全棧軟件開發套件 (SDK) ， 則可簡化車輛功能與應用開發，提高軟件的可重復使用能力。

如果將 ElectroKnox 的汽車網關用作車輛通信核心的中央通信模塊，就可以實現整車 OTA 更新。它將可以促進、優先排序和協調多個 ECU 和車載域之間的更新。此外，Zynq 器件本身也支持軟件和 OTA 更新。Zynq 器件內的軟硬件可編程能力在更新系統性能上展示出了無語倫比的價值， 即使車輛已投入使用也能隨時進行調整更新。這對于設計中進行糾錯，添加新功能或更新任務關鍵型功能，有重要意義。

ElectroKnox 創始人兼首席執行官 Brian Xiong 表示：“我們從包括算力、加速能力、通用性和可升級性等多個不同角度考察了不同的硬件平臺方案，最終決定采用賽靈思技術。賽靈思平臺配合我們的軟件，使得我們可以輕松地傳輸 AI 數據、傳感器數據、CAN 和高速以太網數據，同時為未來的更高功能要求做好準備。此外，賽靈思技術還為我們擴展和支持新的硬件特性，打開了方便之門。”

ElectroKnox 硬件總監 Francis Pang 補充說：“高度靈活的架構是我們最看重賽靈思平臺地方，其將多個處理引擎與可編程硬件邏輯結合在了一起。電動汽車市場和普通汽車市場正在快速演進。與使用 ASIC 相比，我們采用賽靈思技術能更快地適應這些市場及需求變化。未來究竟什么技術會成為主流，我們并不確定。有了賽靈思技術，我們可以延續現有的產品開發，不必擔心需要從頭開始重新設計。”

設計成效

自從 SGW1000 汽車智能網關推向市場后，ElectroKnox 從客戶那里獲得了大量的正面反饋。Xiong 先生表示：“我們提供的硬件具有通用性，我們提供的軟件也具有特有的開放標準特性，客戶非常看好這些特性。這正是一直以來他們所追求的特性。我們使他們有機會更自由地采用更多新技術。”

Xiong 先生表示，ElectroKnox 正著眼于與市場新進者合作試點項目。比如與積極尋求先進技術的電動汽車公司和自動駕駛汽車公司合作。他 認為，該平臺還可以被用作數據中心，為眾多服務提供商和應用提供商驅動控制和通信提供支持。