【宝马音乐怎么导入】远超特斯拉：新一代宝马电子架构分析

资料来源：周彦武乔斯汽车研究

宝马新一代电子架构于2016年初开始设计，2018年9月正式生产，大量使用以太网和域控制器，设计了设计得更晚的特斯拉model 3。

上图为宝马新一代整车电子架构图。KOMBI：仪表。DCS：驾驶员状态监控系统。TCB：即T-box。RAM：音频接收系统。Booster：高级音响系统。RSE：后座娱乐系统。TRSVC：360环视。KAFAS：前视三目ADAS系统。FRS：前雷达。FRSF：前长距离雷达。SAS：ADAS域控制器。SRSNVR：前右侧雷达。SRSNVL：前左侧雷达。HRSNL：后左侧雷达。HRSNR：后右侧雷达。PMA：自动泊车系统。DSC/VIP：制动执行器。WCA：无线充电。ZGM：中央网关。ACSM：被动安全控制器。FLEL：前左灯。FLER：前右灯。EGS：电子变速箱控制。

灰色代表以太网节点，深红色代表Flexray节点，橙色代表CAN节点，CAN总线再分为本地CAN、K-CAN和PT-CAN。K是Kommunikation的缩写，即德语的通讯，跟英语的Communication差不多。PT是PowerTratin缩写。K-CAN5连接FBD（遥控接收）、无线充电和NFC。K-CAN4连接FZD（车顶功能中心，包括基于TOF相机的手势识别系统）、Headunit、TCB和RAM。K-CAN2主要是座椅和拖车系统。K-CAN6为车灯控制。本地CAN主要是毫米波雷达与控制器之间连接。PT-CAN分两路，一路是仪表到BDC，DME，发动机管理系统到BDC。另一路主要是变速箱和NVE夜视系统。

宝马新一代系统共有3个域控制器，分别是：

• BDC，车身域控制器；
• Headunit即MGU，座舱域控制器；
• SAS（选装设备），即ADAS域控制器。

每个域控制器核心是以太网交换器和网关，在360环视也就是TRSVC里，也有一个以太网交换器。宝马用的以太网交换器由博通提供，型号可能是BCM89501（2011年）或BCM89531（第二代，2015年），特别支持802.1AS协议，即精准时间同步协议，这也是TSN网络的关键部分。

反观特斯拉用的是针对车载娱乐系统的EAVB（起自2005年，2012年11月EAVB取消，改为TSN）系统，使用EAVB交换器88E6321，没有802.1AS，这本是Marvell LINK-STREET系列中特别分出了一个针对汽车音视频娱乐应用的EAVB系列产品。宝马底盘系统用的Flexray总线具备安全备份、时间触发功能，安全性也远在特斯拉用的CAN（无备份，事件触发，低可靠性）总线之上。

上图为宝马新一代座舱电子架构，即第五代MGU（Media Graphics Unit）， 其Headunit，宝马内部代号HU-H3。

以欧美市场为例，早期宝马的中控或者说Infotainment将导航与基础功能分开，1、2、3、4系列和X1、X2、X3、X4系列目前仍然如此，入门车型不带导航。高端的5、6、7和X5、X6、X7和8系列是合二为一。宝马自2001年导入操作系统idrive，简称ID。

第五代MGU有了重大改变，放弃了QNX操作系统，改用宝马再开发的LINUX系统，也就是GENIVI+LINUX。GENIVI是一个联盟，致力于将LINUX和其他开源软件用于汽车座舱电子中，主要OEM成员包括宝马、现代、本田、戴姆勒、日产、PSA和上汽。主要Tier1包括阿尔派、安波福、歌乐（佛吉亚）、电装、现代摩比斯、LG和博世。芯片厂家包括NXP、瑞萨、英伟达、联发科、ADI、ARM和Telechips。中间件与软件厂家包括东软、风河、QT、KPIT、绿山。MGU也是宝马首次用LINUX系统。

MGU最早用在2019年的3系顶配上，然后是7系全系列、Z4、X5和X7以及8系上。未来会全面引入。MGU放弃MOST总线，改用OABR （OPEN Alliance BroadR-Reach）车载以太网，联盟由宝马、现代、NXP、飞思卡尔、HARMAN、意法半导体、博通在2011年发起成立。OPEN是One Pair Ethernet Network的缩写，OABR 已经由 IEEE 标准化，并命名为100BASE-T1。传统的百兆以太网的名字是100BASE-TX，二者在物理层上差别很大。

二者最显著的区别就是，100BASE-T1在物理连接上使用了一对双绞线实现全双工的信息传输，而100BASE-TX则使用了两对双绞线实现全双工，一对用于收，另一对用于发。100BASE-T1利用所谓的回音消除技术（echo cancellation）实现了在一对双绞线上的全双工通信。回音消除技术的大概过程是这样的，作为发送方的节点将自己要发送的差分电压加载到双绞线上，而作为接收者的节点则将双绞线上的总电压减去自己发出去的电压，做减法得到的结果就是发送节点发送的电压。

BroadR-Reach是Broadcom公司针对自己车载以太网产品的专用商标。因此可以认为100BASE-T1=OABR=BroadR-Reach。不过缺点是OABR主要支持点对点通讯，双向100MBits，在OBD2里仍然使用传统以太网。反观特斯拉用的是针对车载娱乐系统的EAVB系统，使用EAVB交换器88E6321，这本是Marvell针对SOHO办公的LINK-STREET系列产品。

上图为整个座舱系统框架图

（1为CentralInformation Display，CID，2为HU-H3，3为用户界面，4为应用软件，5为连接系统）

HU-H3连接4路以太网，分别是仪表、RAM、BDC和TCB。

在HU-H3的侧后方有一个USB供电接口，在正后方则是主要8个接口，见上图。1为蓝牙空中接口，2为WLAN空中接口，3为USB Type-A接口，4为USB Type-C接口，5为外接CD的USB接口，6为APIX显示接口，连接中控屏（Central Information Display，CID），7为CAN连接，8为以太网接口。MGU在某些国家，如东欧或俄罗斯，采用内置CD机设计（中国人早就把CD机淘汰了，欧洲人特别俄罗斯还是用CD多），但没有导航功能。

因为是2016年初开始设计，因此还是使用机械硬盘做主要存储，硬盘容量320GB，其中导航占160GB，娱乐占34GB，联网音乐16GB，可用空间34GB。

上图为宝马第三代即NBT的架构，目前德州仪器的DRA44X系列芯片（即J6）已经不公开销售。NBT EVO可能改用了DRA71x系列。图中还少了一颗做显卡的芯片，即英伟达的EMP9。入门级产品则用FPGA取代德州仪器的DRA44X。宝马持续沿用这种架构设计，英特尔的ATOM E660（NBT是使用E660，MGU使用一颗保密型号J626C159，推测是英特尔A3930，特斯拉是A3950）主要负责操作系统和联网服务。J6负责导航与外设。

上图为RAM，1为CAN连接，2为以太网连接，3为SDRAS空中接口连接，4为AM/FM收音空中接口。

在MGU上，延续这种双处理器设计，但是也有很大不同。宝马将音频接收和导航单独放在RAM一个单独的盒子里，物理上分开。HU-H3盒子里和NBT几乎没有改动，还是英特尔的Atom和瑞萨的RH850 MCU，这种设计保留了原来的设计成果，也增加了灵活性，可谓相当先进，就是硬件成本大幅度增加。HU-H3里也包含WLAN和蓝牙，采用博通的蓝牙与WLAN二合一模块91UWM255。

10为HU-H3，6为RAM，8为Booster，3是驾驶员侧麦克风，5是乘客侧麦克风。

宝马对音响系统尤其重视，共分三个版本，标准版（SA676）的功率是205瓦，包括3个高音，5个中音，2个低音单元。中级版（SA688）是哈曼卡顿环绕声，功率464瓦，包括5个高音，5个中音，2个低音单元。高级版（SA6F1）是Bowers&Wilkins钻石环绕声，功率1200瓦，包括7个高音，7个中音，2个低音。

RAM里的导航板设计复杂，采用瑞萨的R-CAR H3做主芯片。

上图为R-CAR H3内部框架图

宝马不惜成本疯狂使用以太网，可能是希望线束精简，在线束上降低成本，减轻线束重量。根据连线图，R-CAR H3可能使用了两路以太输出，一路是音频转以太网输出给Booster，这有点大材小用，音频实时性和带宽需求都不高。另外一路是视频输出转换为以太网输出，H3有4路视频输出，包括一路模拟视频、一路LVDS和两路HDMI，MGU使用了三路，估计分别是CID、仪表和HUD。RAM需要将这三路都转换为以太网格式，HDMI转以太网也就是IP格式很容易，LVDS略微麻烦，然后加一个小型以太网交换器。这两路都加了一个Marvell的以太网Phy芯片。

销售到日本的MGU会添加一个V2X芯片，因为日本基本建成了一套称之为VICS的V2X系统，硬件上需要加一个VICS解码芯片。VICS基于DSRC技术，VICS并不逊色于目前非常火爆但始终未落地的5G V2I。最重要的是日本几乎所有新车都配备了VICS。

为保证音质，宝马MGU采用三片NXP的TDF8546功率放大模块，每个模块可输出4路45瓦的音频功率，TDF8546采用高音质的桥式推挽BTL电路，而不是目前主流的D类功率放大，D类功率放大虽然成本低效率高，但是音质生硬尖冷，没有音响爱好者会认同D类的声音。BTL虽然效率略低于D类，但音质远在D类之上。除了豪华车，几乎没有厂家在意音质。

CID有10.25英寸和12.3英寸两种，分辨率都是1920*720。宝马新一代顶配车型仪表为12.3英寸全液晶仪表，由博世提供，显示屏由LG提供。

上图为宝马的HUD与仪表之间连接图，HU-H3通过APIX2系统与CID连接，同时与仪表以太网连接，仪表再通过APIX2与HUD抬头显示器连接。

APIX（AutomotivePixel link）是德国Inova Semiconductorsnova开发的多通道技术，类似于美信的GMSL和德州仪器的FPDLINK，可能有宝马的投资吧，宝马全系列都使用APIX技术，是Inova的主要客户，捷豹、大众和沃尔沃部分车型也有使用。全新 APIX3 版本通过单独双绞线（STP）可实现高达 6Gbps 的传输速度，通过四双绞线（QTP）速度可达 12Gbps。

宝马使用INAP375R芯片，方框图如下：

下篇主要分析宝马的ADAS系统、驾驶员监控系统、手势识别系统、语音识别系统、自动泊车系统、以太网构成的360环视系统。敬请期待。