硬件仿真系列 EDA硬件仿真系统如何赋能汽车SoC解决方案？

在硬件仿真系列的上一篇《如何定义当代Emulator？》中，我们和大家系统分享了新一代硬件仿真器的定位、功能、优势及应用场景等内容。本篇，我们将聚焦在智能驾驶这一具体领域，深入结合芯华章桦敏HuaEmu E1，来展示EDA硬件仿真系统如何赋能汽车SoC解决方案。

随着智能驾驶技术的发展，汽车ADAS/AD（高级驾驶辅助系统/自动驾驶）芯片的设计也面临着越来越高的要求。

ADAS/AD芯片需要集成多种功能模块，如图像处理、雷达信号处理、传感器融合、人工智能等，以实现对车辆周围环境的感知、决策和控制。这些功能模块不仅涉及复杂的算法和软件，还需要高效地协同工作，以保证系统的安全性和可靠性。

目前，ADAS/AD芯片的设计规模和复杂度都达到了百亿门级别，给芯片验证带来了巨大的挑战。验证ADAS/AD芯片是一项复杂且具有挑战性的任务，这种挑战不仅是来自设计规模本身。

• 涉及到多个硬件和软件组件的复杂集成，包括传感器、处理器、算法和通信接口。

• 需要实时处理大量的传感器数据，并在各种不同的驾驶场景下做出即时的决策。在验证ADAS/AD芯片时，安全性和可靠性是至关重要的考虑因素。这意味着需要进行安全性分析和故障注入测试，以确保系统在各种故障条件下仍能正确运行并保障驾驶员和乘客的安全。

• 许多复杂的算法，如目标检测、车道保持和自动紧急制动。验证这些算法的正确性和性能需要使用适当的测试用例和仿真工具。

• 持续的更新和演进。ADAS/AD技术不断发展，新的功能和算法不断推出。因此，验证ADAS/AD芯片需要考虑到持续的更新和演进，以确保芯片在面对不断变化的需求和技术时仍能正常工作。

为了应对这些挑战，验证ADAS/AD芯片需要综合运用仿真、测试和硬件验证等多种方法和技术，并建立全面的验证流程和策略，以确保芯片的正确性、性能和安全性。

为了更好应对这些挑战，国内领先的系统级验证EDA解决方案提供商芯华章，正式发布了国内首台设计上支持超百亿门大容量的硬件仿真系统桦敏HuaEmu E1。

桦敏HuaEmu E1（以下称E1）基于自主研发，在国内验证技术方面取得了多项突破。该产品具备可扩展的大规模验证容量、自动化工具、全流程智能编译、高速运行性能和强大的调试能力，能够极大地提升软硬件协同开发的效率，并在高性能计算、GPU、人工智能、智能驾驶、无线通信等各种应用领域的开发中发挥作用。

在ADAS/AD SoC设计方面，桦敏HuaEmu E1具备以下四个方面的优势：

一、高度集成的硬件平台

E1提供了丰富的外设接口虚拟模型（Virtual Models），速度转换桥（Speed-Bridge）和灵活的配置选项，包括LVDS、CAN、MIPI、DDR、PCIe等，为ADAS/AD芯片的复杂集成提供了便利。E1系统的丰富外设接口使得与各种传感器、摄像头和其他模组的虚拟连接变得简单和灵活。这样不仅方便了验证ADAS/AD系统的各个组件和功能，也给开发人员带来了更多的选择和配置自由度。

• 借助LVDS接口，E1系统可以通过虚拟模型模拟高分辨率摄像头，用于图像采集和处理，实现对图像算法的验证；

• 通过速度转换桥，E1可以连接CAN总线，实现与车辆网络的通信，模拟真实车辆环境，验证芯片与车辆系统的互操作性；

• MIPI接口的支持，使得与移动设备的连接更加便捷，如连接激光雷达、毫米波雷达等传感器；

• 具备DDR和PCIe等高速接口，为ADAS/AD芯片的高速数据传输和处理提供支持。DDR接口可用于存储和访问大量的传感器数据，支持实时数据处理和决策。PCIe接口则可用于与外部计算资源和系统进行快速的数据交互，如连接高性能处理器和FPGA等；

图片来源于renesas

R-Car E3 12.3” Full Graphics Cluster System Block Diagram

二、支持智能驾驶场景的仿真

E1可以处理大规模的传感器数据，准确模拟各种驾驶场景和道路条件，无论是城市道路、高速公路、复杂的交叉口还是恶劣的天气条件，都为智能驾驶的场景仿真提供了广泛的支持，帮助检验ADAS/AD芯片在各种驾驶场景下的性能和功能，并提供反馈以改进和优化系统的设计。

通过E1系统的场景仿真支持，ADAS/AD芯片的适应性、鲁棒性和可靠性得以验证，从而为实际驾驶中的智能驾驶体验提供更高的信心和安全性。

• 在城市道路仿真中，E1系统可以模拟交通拥堵、行人和其他车辆的复杂交互情况，验证芯片在城市交通环境下的感知和决策能力；

• 在高速公路仿真中，E1系统可以模拟高速行驶、车道变换和前方车辆变化等场景，测试芯片的响应速度和安全性能；

• 在模拟恶劣天气条件下的场景中，E1系统可以模拟雨雪天气、浓雾等恶劣气象条件，测试芯片在这些复杂环境下的性能表现和可靠性；

三、全面的安全性验证

E1系统支持大规模故障注入，可以模拟各种故障情况，如传感器失效、通信错误、数据丢失等。通过注入这些故障情况，开发人员可以评估ADAS/AD芯片在异常情况下的反应和处理能力。这有助于验证ADAS/AD系统在发生故障时的安全性能，确保其能够正确地应对异常情况，保障驾驶安全。这对于汽车行业中对安全性能要求严格的ADAS/AD应用至关重要。

同时，通过使用E1系统进行安全性验证，开发人员可以更好地理解和评估ADAS/AD芯片的安全性能，并及早发现潜在的安全风险和问题。这有助于芯片厂商快速通过ISO 26262的安全认证，确保他们的产品符合相关的安全标准和要求。

四、高效的算法验证环境

传统的算法验证通常需要在软件环境中进行，而对于复杂的ADAS/AD算法来说，这可能非常耗时。借助E1系统的仿真工具和丰富的测试用例，开发人员能够有效地验证芯片中关键算法的正确性和性能。例如，对于目标检测算法，开发人员可以利用E1系统提供的场景仿真功能，模拟各种驾驶场景并注入不同类型的目标物体，验证算法的准确性和鲁棒性。

同样地，对于车道保持和自动紧急制动等关键算法，E1系统可以提供真实环境下的仿真测试，以评估算法在不同驾驶情况下的性能表现。传统的算法迭代通常需要在软件上进行，而这在时间和资源消耗上是相当大的挑战。然而，有了E1系统的硬件支持和对场景仿真的全面支持，算法迭代变得更加高效和快捷。这使得算法迭代的周期大大缩短，加速了ADAS/AD芯片的开发进程。

随着汽车产业新四化的演进，主机厂与其产业配套供应商已经意识到，产品的功能和体验不仅仅依靠软件定义来实现，同时更加需要芯片定义的支持，才能在满足性能和安全性的同时，给用户提供具有更高性价比的方案与产品。

得益于强大的调试与仿真能力，芯华章HuaEmu E1帮助汽车ADAS/AD SoC设计实现更快、更精确、更全面的系统级验证，提升芯片创新效率和质量，从而帮助主机厂缩短研发周期，让新车不再用“旧”芯片，赋能车规芯片、智能驾驶的蓬勃发展。