車輛研究測試中心 車電系統發展處 影像與電控技術專案 許志豪

早期的車輛發展皆以機械系統為主，直到隨著電子技術的發展，電子系統慢慢被導入到車輛中取代了原有的機械系統，達到更精細的控制與更快速的反應，成為車輛中不可或缺的一部分；依據TRW Automotive 2013年的預估，電子系統在一輛車的售價中，所占比例已由十年前的20%提高到40~50%，而且還在持續增加中。車輛中心(ARTC)在車電系統領域中，不斷開發新技術協助國內車電產業發展，如車用影像安全系統，融合了前方車道線偵測、立體與前方碰撞預防、後方障礙物辨識及全周影像等功能，可輔助駕駛偵測與判斷，更可大幅提高行車安全(如圖1所示)。

圖1. ARTC車用影像安全系統

 隨著日漸複雜的影像安全系統導致硬體效能需求不斷的被提高，若依目前單一功能單一處理核心之設計方式，將會大幅度增加耗電量且產生系統資源分配不均勻問題，如此將不符合系統開發的考量，因此，可藉由導入多核心系統來解決上述問題。多核心系統可以是由相同或不相同的處理器( Heterogeneous System Architecture)組合而成的系統，利用多核心設計概念可以強化系統的運算能力，減少電源消耗以及工作平行化處理。

 ARTC的多核心硬體平台結合了ARM(嵌入式處理器)、DSP(數位訊號處理器)與FPGA(現場可程式化邏輯陣列)詳如圖2所示，不同的影像安全系統可以在同一平台上執行，針對不同演算法的特性選擇在合適的硬體處理器中執行，並且透過ARM來做為整個系統的主控制器，ARM可以執行作業系統並提供人機介面，讓使用者選擇欲執行功能，也能針對DSP與FPGA作電源管理，當該核心不需要啟動時即可關閉該核心。舉例來說，LDW(車道偏移警示系統)使用場景為當車輛行駛中沒打方向燈的情況下，車輛太過接近車道線時系統即會發出警示，另外DSM(駕駛者狀態監控系統)使用狀況為當車輛行駛中沒打方向燈的情況下，當駕駛頭部偏移量太大時系統就會發出警示，依據演算法的運算特性，LDW系統因會使用大量資料搬移，故適合在FPGA上實現，DSM則需要複雜的數學運算，因此適合於DSP上執行，透過ARM系統將以上兩個影像安全系統的執行結果做為車輛的行車紀錄，不但可以提醒駕駛注意路況，也可以在交通事故發生時做為判斷依據之一，並且在車輛靜止待速或是倒車時將DSP與FPGA的核心關閉，減少耗電量達到省電的功能。   車輛上影像安全系統的複雜化已經是無法避免的趨勢，如何設計出符合功能但又不會造成電力系統負擔的產品是目前最大的挑戰，在設計多核心系統時可以將模組的觀念導入到設計理念中，讓單一模組可以在不同的系統上被重複使用(reuse)，以減少產品設計開發的困難度與時程，且多核心系統可以整合所有資源做最有效的分配，並且提供足夠的運算能力，將是未來發展車用電子的主要方向之一。

ARTC在車輛安全領域有多項研發成果與您做分享，請參考 http://www.artc.org.tw/chinese/02_research/02_01detail.aspx?pid=3。

圖2.ARTC多核心整合平台架構