L2+ 城区NOA智能驾驶系统架构学习

一、总体架构概述

1.1 架构设计思路

本域控制器采用双芯分层异构 EE 架构，分为感知决策计算层（AI SoC， 以英伟达Orin，地平线J6等芯片为主）与整车安全执行层（功能安全 MCU， 内置式， 或者独立MCU， 目前出海主要是独立MCU， 以英飞凌3系列和瑞萨850系列为主），实现算力与安全解耦；

AI 计算 SoC：负责多路视觉感知、环境目标检测、高精地图解析、城区路径规划、360环视投屏及人机交互等高算力非安全业务；

功能安全 MCU：接管所有底盘、动力、车身控制指令输出，对 AI 下发的驾驶指令做二次安全校验，是整车唯一安全执行出口；

网络体系：以车载千兆 TSN 以太网为骨干高速网络，CAN/CAN FD 为实时控制总线，LIN 为低速车身外设总线，构建分层车载网络；

感知体系：多路 GMSL 高清视觉感知（前视双摄 + 4 路周视环视 + DMS 驾驶员监测），配套 GNSS+IMU 组合定位实现无卫星信号场景连续定位；

合规设计：内置 DMS 驾驶员分心监测、行车数据黑匣子、分层预警接管逻辑，完全匹配新版辅助驾驶强制国标。

1.2 系统分层架构

四层分层结构，自上而下依次为：

感知采集层

1. 多路车载摄像头、GNSS 天线、外设传感器；

AI 决策计算层

1. 大算力车规 AI SoC，图像解析、环境感知、NOA 轨迹规划；

安全控制层

1. ASIL-D 功能安全 MCU，指令校验、整车总线交互、负载驱动；

整车交互输出层

1. 以太网外设、CAN FD 底盘总线、车身低速外设、调试 / 存储接口。

二、核心硬件计算平台设计（双芯架构）

2.1 大算力 AI 处理 SoC（感知决策单元）

2.1.1 核心资源配置

内存：目前L2+的DDR一般使用12G， 即4GB×3 LPDDR5，6GB×2 LPDDR5 高速运行内存，支撑多目图像实时缓存、AI 模型推理；

• 存储：64GB eMMC（系统固件、感知模型、故障日志）+ 64GB UFS（高精地图、行车录像、数据黑匣子）；
• 调试接口：AI 内核调试 JTAG，用于模型烧录、算法标定、故障诊断；功能定位：不直接输出车辆控制信号，仅完成环境感知、轨迹计算，将规划指令通过以太网下发至安全 MCU。

2.1.2 高速外设接口清单

MIPI CSI 图像接收通道（3 组 CSI 4Lanes）

1. 1. CSI RX0/RX1：C-PHY，接收前视感知摄像头、DMS 驾驶员监测摄像头图像；CSI RX2：C-PHY，接收 4 路 2.5M 周视环视摄像头图像；

MIPI CSI TX0（D-PHY）：输出环视拼接图像至车载信息娱乐系统；

高速通信接口

1. 1. PCIe×2 扩展接口：外接 5G 通信模组、激光雷达处理单元，预留硬件升级能力；

1. 1. USB2.0 Host：外接移动存储，导出行车记录、故障数据；双路 SGMII 千兆以太网：一路对接车载以太网交换机，一路对接安全 MCU，实现大带宽数据互通；

定位数据接口

1. 1. UART0/GPRMC：接收 GNSS+IMU 原始定位报文；PPS_IN 秒脉冲输入：同步摄像头、整车时钟基准，保证多传感器时间戳对齐；

低速辅助总线：I2C、UART2、UART1，用于外设配置、状态上报。

2.2 ASIL-D 功能安全 MCU（整车控制单元）

2.2.1 安全设计核心约束

所有车辆横向 / 纵向控制指令（转向、制动、加速）必须经过 MCU 校验后输出，AI SoC 无直接整车控制权限，规避算法失效带来的行车风险，满足 ISO 26262 ASIL-D 功能安全要求。

2.2.2 外设接口清单

1. 跨芯交互接口
   1. SGMII/MDIO：与 AI SoC、车载以太网交换机双向高速通信；JTAG 硬件调试口：MCU 底层程序标定、故障抓取；

整车实时控制总线

1. 1. CAN/CAN FD：7 路独立隔离 CAN FD 通道，对接线控转向、ESC 制动、动力总成、主动减震等底盘 ECU；LIN2：低速车身外设总线，对接泊车雷达、车身灯光、雨刮执行器；RS232：外部设备标定、售后诊断接口；

模拟与驱动外设

1. 1. PWM2_IO：风扇转速闭环控制，为域控硬件散热；ADC 多路模拟采集：采集电源电压、传感器模拟信号；GPIO/HSD/IG：数字输入检测、功率负载驱动、点火信号采集；SPI/DSI3：外接超声波泊车雷达阵列；

辅助外设

1. 1. NOR FLASH 64MB：存储 MCU 安全固件、故障快照；MDIO/UART 转 USB：调试 USB2.0 接口，用于 OTA 升级、日志导出。

三、多目视觉感知子系统设计

3.1 摄像头硬件部署清单

全部采用 GMSL2 同轴串行传输方案，单线缆同步传输视频、I2C 配置、帧同步 Trigger 信号，线束轻量化，满足车载长距离布线需求。

3.2 GMSL 传输架构优势

1. I2C 反向控制通道：SoC 可远程配置摄像头曝光、增益、白平衡；Trigger 同步信号：实现全部摄像头帧同步，消除多目感知时间差；同轴电缆抗干扰：适配整车高压线束电磁干扰环境。

四、GNSS+IMU 高精度定位子系统

4.1 硬件模块组成

集成多星 GNSS 接收机（北斗 / GPS/GLONASS）+ 六轴惯性测量单元 IMU，一体化模组，输出融合定位结果。从OEM的系统架构设计角度， IMU会考虑设计在ADAS域控中， GNSS考虑到导航地图的应用， 一般会单独使用，未来发展趋势GNSS不会融合到智驾域控内。

4.2 信号链路设计

1. 天线接口：外接车顶 GNSS 有源天线；数据输出通道
   1. UART0：定位原始数据上传至 AI SoC，用于 NOA 地图匹配、轨迹规划；UART2：定位报文同步下发至安全 MCU，用于底盘车速、位置校验；RMII 以太网：高速定位数据包传输；

时间同步信号

1. 1. PPS 秒脉冲输出：为摄像头、以太网交换机提供统一时间基准；EXT_PPS 外部扩展：支持整车其他域控制器时钟同步；

应用价值：隧道、地下车库、高楼遮挡等无卫星信号场景，依靠 IMU 惯性推算维持连续定位，保障城区 NOA 不失效。

五、车载 TSN 以太网网络网关设计

5.1 交换机硬件资源

千兆 1000BASE-T1 / 百兆 100BASE-T2车载以太网 SWITCH，支持 TSN 时间敏感网络调度，构建整车智驾骨干网络。支持激光雷达、4D毫米波雷达、座舱及整车域控以太网交互。

• PORT0：对接 AI SoC SGMII；PORT1：对接安全 MCU MDIO；PORT2~PORT6：预留外部高速设备接口（激光雷达、5G 网关、座舱域、诊断仪）；

5.2 网络核心功能

1. TSN 流量调度：区分感知图像、定位数据、安全控制指令优先级，保障控制报文低时延传输；
2. 网络安全隔离：划分智驾安全域、娱乐非安全域，隔离数据交互；
3. 带宽分层：大数据流（摄像头、地图）走以太网，小报文安全指令走 CAN FD，平衡带宽与实时性。

六、整车对外输出接口规范

6.1 高速外设接口

USB2.0（两路）：一路外接存储设备，一路调试 / OTA 升级；PCIE 外部扩展插槽：支持 5G 通信、激光雷达硬件扩展；多路 1000BASE-T1 以太网：外接外部感知设备、整车其他域控制器；

6.2 整车控制总线输出

1. CAN FD 总线：7 路隔离通道，对接线控底盘，实现车道居中、自动跟车、自动转向、紧急制动；LIN 总线：车身低速外设，泊车雷达、灯光控制；RS232 诊断口：售后标定、故障读取；

6.3 同步与驱动接口

1. PPS_OUT：向整车 ECU 输出时间同步脉冲；ADC/GPIO/HSD：模拟信号采集、负载驱动、风扇控制、点火检测。

七、架构安全与合规设计

7.1 功能安全保障

双芯权限隔离：AI SoC 仅计算，MCU 唯一控制输出，双校验机制规避算法异常风险；DMS 驾驶员监测：系统激活全程检测驾驶员视线、手部状态，分层声光预警，持续分心则逐步减速退出辅助，符合 GB 47955—2026 强制条款；数据黑匣子：eMMC/UFS 永久存储辅助驾驶激活状态、接管记录、系统故障、环境感知数据，用于事故溯源定责；总线电气隔离：CAN IC 隔离芯片抑制整车高压干扰，避免总线短路导致辅助驾驶失效。

7.2 城区 NOA 场景适配能力

多目视觉冗余覆盖十字路口、非机动车混行、施工路段、环岛等国内典型城区路况；GNSS+IMU 融合定位解决高楼、隧道定位丢失问题；CAN FD 高速总线支持高频底盘控制指令，满足城区低速跟车、避让行人、自主转弯需求；以太网大带宽支撑高精地图实时加载、多摄像头画面同步处理。

7.3 OTA 升级安全约束

1. AI SoC 与 MCU 固件独立分区升级；升级过程不降低系统安全等级，升级失败自动回滚至安全版本；升级权限校验，禁止非授权固件刷写。

八、系统扩展与迭代能力

1. 硬件扩展：PCIE、多路车载以太网预留接口，可新增激光雷达、4D 毫米波雷达实现高阶自动驾驶升级；
2. 感知扩展：CSI 通道预留余量，可增加后视感知摄像头；
3. 功能扩展：现有 CAN/LIN 总线资源充足，可拓展自动代客泊车、主动安全预警等增值功能；
4. 兼容性：架构不绑定特定芯片厂商，可替换不同品牌车规 AI 处理器与功能安全 MCU，通用性强。

九、架构设计总结

本 L2 + 城区 NOA 域控 EE 架构采用双芯分层异构经典安全方案，通过感知层、决策层、控制层四层分层设计，兼顾大算力城区环境感知需求与 ASIL-D 整车功能安全底线；网络体系采用以太网骨干 + CAN FD 控制总线的分层拓扑，适配国内复杂城区路况；同时完整覆盖国内最新辅助驾驶强制国标要求，具备硬件扩展、跨芯片平台兼容能力，可作为乘用车行泊一体域控制器标准化硬件架构方案落地。

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