Electrónica nueva

La industria automotriz mundial atraviesa actualmente un período de grandes cambios con la introducción de los automóviles eléctricos y la llegada de los vehículos conectados y autónomos.

La estructura del sistema de los automóviles está cambiando de una arquitectura distribuida a una arquitectura de dominio/zona con la adopción de sistemas de cabina integrados que vinculan múltiples pantallas como medidores, infoentretenimiento en el vehículo (IVI) y pantallas de visualización frontal. Y, con estas pantallas múltiples, la calidad de imagen mejorada y las resoluciones más altas, junto con el cumplimiento del estándar de seguridad funcional ISO26262, son fundamentales cuando se trata del desarrollo de nuevos sistemas de información y entretenimiento y ADAS para automóviles.

Por lo tanto, con el aumento en el número de pantallas dentro de los vehículos y el mayor tamaño y resolución de los paneles, la cabina del vehículo ya no es una simple interfaz que transmite información esencial al conductor.

Hoy en día, las pantallas son cada vez más sofisticadas con una amplia gama de diseños de interfaz innovadores y pueden ser un diferenciador clave para que los OEM maximicen su imagen de marca.

Las diferentes aplicaciones en la cabina tienen una variedad de requisitos. Sin embargo, hay una cosa en común, que es aplicable a la mayoría de las aplicaciones: la seguridad.

La seguridad es clave en los vehículos de hoy, no solo en la pantalla del tablero, sino también en la pantalla de visualización frontal y la pantalla de la consola central. Estos paneles deben cumplir el concepto de seguridad específico, que se asigna a esas aplicaciones en función de los objetivos de seguridad individuales.

Una pantalla de clúster, por ejemplo, debe cumplir con requisitos de seguridad funcional específicos mediante la integración de mecanismos de seguridad dedicados para realizar la detección de congelamiento y la verificación de firma.

Si bien la deformación sobre la marcha es un requisito obligatorio en las pantallas de visualización frontal, con pantallas de consola central, con sus resoluciones más grandes, es posible que requieran compresiones de flujo de pantalla.

Sin embargo, entre todas estas aplicaciones, la atenuación local se está convirtiendo en un requisito mucho más común.

Arquitecturas multipantalla

Hasta ahora, las pantallas de clúster han sido el enfoque principal en términos de seguridad. Sin embargo, ya no es el caso en la mayoría de las arquitecturas multipantalla.

Hoy, el concepto de seguridad se está ampliando aún más para incluir pantallas de visualización frontal porque el contenido de video debe modificarse en el extremo del controlador de pantalla, que se basa en la matriz de deformación y se decide de acuerdo con los requisitos ópticos en cada línea de automóviles. Esto significa que el CRC de referencia que se puede generar en la unidad principal se vuelve obsoleto. Esto también es cierto cuando se aplica el algoritmo de atenuación local, porque el valor del píxel RGB siempre debe manipularse para compensar la diferencia de distribución de la luz LED en cada área.

Las pantallas de la consola central también se están convirtiendo en una aplicación relevante para la seguridad. Esto significa que aquí no se puede ofrecer una verificación de CRC simple, porque la precisión de bit ya no se mantiene después de aplicar la compresión de visualización de flujo. El último controlador de pantalla inteligente de Socionext, la serie SC172x, se ha desarrollado para ofrecer características de seguridad dedicadas para cumplir con estos requisitos en aplicaciones de cabina.

Deformación sobre la marcha y seguridad

Normalmente, los contenidos de la HMI se representan en un SoC gráfico en la unidad principal. Si el CRC de referencia también puede generarse para los contenidos relevantes para la seguridad y enviarse a la pantalla de forma dinámica, permite la realización de un concepto de seguridad muy robusto mediante una verificación de contenido de extremo a extremo.

Sin embargo, una vez que el contenido de video se ha modificado en el lado de la pantalla para realizar una deformación sobre la marcha, este mecanismo de seguridad heredado no puede cubrir toda la canalización de video después del búfer de deformación. Una solución sería tener otro motor warping.

Con este diseño, el segundo motor de deformación se podría usar para realizar la deformación inversa de modo que el CRC de referencia original todavía se pueda usar o para generar el nuevo CRC de referencia. Sin embargo, esto, por supuesto, terminará con un tamaño de troquel más grande y un costo más alto, debido a la memoria y la lógica duplicadas.

El mayor desafío es generar el CRC de referencia para cada cuadro, de acuerdo con la matriz warp definida y la entrada de video que cambia dinámicamente.

Generar el CRC de referencia dinámica y compararlo con los datos reales consume mucha memoria. Sin embargo, también es posible tener un CRC estático, haciendo uso del área marginal que está disponible en la pantalla de visualización frontal, porque los contenidos activos suelen ser más pequeños que la resolución real.

Dado que esta área marginal tiene un color uniforme (generalmente negro), si el CRC de referencia se incrusta en algún lugar de esta área marginal antes de aplicar la deformación, puede permanecer estático incluso después de la deformación. La serie Smart Display Controller SC1721 se ha desarrollado para ofrecer el mecanismo de seguridad para realizar este concepto de "marca de agua deformada".

Compensación de píxeles y seguridad

Hay dos elementos principales en la atenuación local; uno es el bloque de control LED que calcula el brillo del LED en cada zona de atenuación local, que luego se convierte al valor PWM y se envía al controlador LED externo mediante SPI I/F. Otro es el bloque de compensación de píxeles, que manipula el valor del píxel RGB para compensar la distribución de luz LED no deseada, denominada halo.

Si aplicamos el mecanismo de seguridad heredado, como la comparación de CRC, una posibilidad es realizar la verificación de contenido antes del bloque de atenuación local, porque de lo contrario, la unidad principal no puede generar los datos de CRC de referencia cuando se considera el efecto de la compensación de píxeles. En este caso, por supuesto, la cobertura de diagnóstico se vuelve menor.

A diferencia de la comprobación CRC heredada, es imposible definir los datos de referencia de la compensación de píxeles RGB. Pero si esta modificación es la dirección prevista, lo que significa que el negro se vuelve un negro más oscuro, el blanco se vuelve un blanco más brillante, cualquier mal funcionamiento no conduce necesariamente a una violación de la meta de seguridad.

Para verificar esta 'dirección', es posible tener una unidad de estadísticas RGB antes de la compensación de píxeles como referencia y comparar el resultado después de la compensación de píxeles contra ella.

Además de esta comparación relativa, para la cual probablemente se requerirá una sintonía con los contenidos reales, la Unidad de Detección de Ganancia puede hacer que el concepto sea más sólido. También es posible que este mecanismo de seguridad controle la ganancia RGB interna para detectar la anomalía, contando el número de píxeles que exceden la ganancia normal.

Además de estos dos bloques (Unidad de estadísticas RGB, Unidad de detección de ganancia), también se pueden implementar otros mecanismos de seguridad en toda la serie SC172x para detectar la falla en el brillo del LED.

Dependiendo de los objetivos de seguridad del cliente, el controlador de pantalla inteligente de la serie SC172x de Socionext puede ofrecer varias combinaciones de estos mecanismos de seguridad.

Aplicaciones y seguridad de la cabina

El controlador de pantalla inteligente de la serie SC172x de Socionext se ha desarrollado para la próxima generación de aplicaciones de cabina, particularmente donde se requiere compensación de píxeles de atenuación local y distorsión sobre la marcha.

No solo vienen con los algoritmos de última generación integrados en la tubería de gráficos de la empresa, sino que también proporcionan mecanismos de seguridad dedicados que se han desarrollado e integrado bajo el proceso ISO26262 para garantizar mejores niveles de seguridad cuando se trata de desarrollar el lo último en diseños de cabinas de automóviles.

Detalles del autor:Nobutaka Yamagishi es Gerente Senior de Coordinación Técnica, Unidad de Negocios Automotrices, Socionext Europe