Nouvelle électronique

L'industrie automobile mondiale traverse actuellement une période de changements majeurs avec l'introduction des voitures électriques et l'avènement des véhicules connectés et autonomes.

La structure du système des automobiles passe d'une architecture distribuée à une architecture de domaine/zone avec l'adoption de systèmes de cockpit intégrés qui relient plusieurs affichages tels que les compteurs, l'infodivertissement embarqué (IVI) et les affichages tête haute. Et, avec ces écrans multiples, une qualité d'image améliorée et des résolutions plus élevées ainsi que la conformité à la norme de sécurité fonctionnelle ISO26262 sont essentielles lorsqu'il s'agit de développement de nouveaux ADAS automobiles et de systèmes d'infodivertissement.

Ainsi, avec l'augmentation du nombre d'afficheurs à l'intérieur des véhicules et l'augmentation de la taille et de la résolution des panneaux, le cockpit du véhicule n'est plus une simple interface relayant les informations essentielles au conducteur.

Aujourd'hui, les écrans deviennent de plus en plus sophistiqués avec toute une gamme de conceptions d'interface innovantes et peuvent être un différenciateur clé pour les équipementiers afin de maximiser leur image de marque.

Les différentes applications dans le cockpit ont une gamme d'exigences. Cependant, il y a une chose en commun, qui s'applique à la plupart des applications : la sécurité.

La sécurité est essentielle dans les véhicules d'aujourd'hui, non seulement dans l'affichage du combiné, mais aussi dans l'affichage tête haute et l'affichage de la console centrale. Ces panneaux doivent réaliser le concept de sécurité spécifique, qui est attribué à ces applications en fonction des objectifs de sécurité individuels.

Un affichage en grappe, par exemple, doit répondre à des exigences de sécurité fonctionnelle spécifiques en intégrant des mécanismes de sécurité dédiés pour réaliser la détection de gel et la vérification de signature.

Alors que la déformation à la volée est une exigence obligatoire dans les affichages tête haute, avec les affichages de la console centrale, avec leurs résolutions plus grandes, ils peuvent nécessiter des compressions de flux d'affichage.

Parmi toutes ces applications, cependant, la gradation locale devient une exigence beaucoup plus courante.

Architectures multi-écrans

Jusqu'à présent, les écrans de cluster ont été le principal objectif en termes de sécurité. Cependant, ce n'est plus le cas dans la plupart des architectures multi-écrans.

Aujourd'hui, le concept de sécurité est encore étendu pour inclure les affichages tête haute car le contenu vidéo doit être modifié du côté du contrôleur d'affichage, qui est basé sur la matrice de déformation et décidé en fonction des exigences optiques de chaque ligne de voiture. Cela signifie que le CRC de référence qui peut être généré au niveau de l'unité principale devient obsolète. Cela est également vrai lorsque l'algorithme de gradation locale est appliqué, car la valeur du pixel RVB doit toujours être manipulée afin de compenser la différence de distribution de la lumière LED dans chaque zone.

Les écrans de la console centrale deviennent également une application pertinente pour la sécurité. Cela signifie qu'une simple vérification CRC ne peut pas être proposée ici, car la précision des bits n'est plus conservée après l'application de la compression d'affichage du flux. Le dernier contrôleur d'affichage intelligent de Socionext, la série SC172x, a été développé pour offrir des fonctionnalités de sécurité dédiées afin de répondre à ces exigences dans les applications de cockpit.

Déformation à la volée et sécurité

Normalement, le contenu de l'IHM est rendu dans un SoC graphique dans l'unité principale. Si le CRC de référence peut également être généré pour le contenu pertinent pour la sécurité et envoyé dynamiquement à l'affichage, il permet la réalisation d'un concept de sécurité très robuste par une vérification du contenu de bout en bout.

Cependant, une fois que le contenu vidéo a été modifié du côté de l'affichage pour effectuer une déformation à la volée, tout le pipeline vidéo après le tampon de déformation ne peut pas être couvert par ce mécanisme de sécurité hérité. Une solution serait d'avoir un autre moteur de déformation.

Avec cette conception, le deuxième moteur de déformation pourrait alors être utilisé soit pour effectuer la déformation inverse afin que le CRC de référence d'origine puisse toujours être utilisé, soit pour générer le nouveau CRC de référence lui-même. Cependant, cela se traduira bien sûr par une taille de matrice plus grande et un coût plus élevé, en raison de la mémoire et de la logique dupliquées.

Le plus grand défi est de générer le CRC de référence pour chaque image, en fonction de la matrice de distorsion définie et de l'entrée vidéo qui change dynamiquement.

La génération du CRC de référence dynamique et sa comparaison avec les données réelles consomment beaucoup de mémoire. Il est cependant possible d'avoir également un CRC statique, en utilisant la zone marginale disponible dans l'affichage tête haute, car les contenus actifs sont généralement inférieurs à la résolution réelle.

Étant donné que cette zone marginale a une couleur unie (généralement noire), si le CRC de référence est intégré quelque part dans cette zone marginale avant l'application de la déformation, cela peut rester statique même après la déformation. La série Smart Display Controller SC1721 a été développée pour offrir le mécanisme de sécurité permettant de réaliser ce concept de "warping watermark".

Compensation et sécurité des pixels

Il y a deux éléments principaux dans la gradation locale ; l'un est le bloc de contrôle LED qui calcule la luminosité de la LED dans chaque zone de gradation locale, qui est ensuite convertie en valeur PWM et sortie vers le pilote LED externe par SPI I/F. Un autre est le bloc de compensation de pixel, qui manipule la valeur de pixel RVB afin de compenser la distribution de lumière LED involontaire, appelée halo.

Si nous avons appliqué le mécanisme de sécurité hérité tel que la comparaison CRC, une possibilité est d'effectuer la vérification du contenu avant le bloc de gradation local, car sinon l'unité principale ne peut pas créer les données CRC de référence lorsque l'effet de la compensation de pixel est pris en compte. Dans ce cas, bien sûr, la couverture diagnostique devient plus faible.

Contrairement à la vérification CRC héritée, il est impossible de définir les données de référence de la compensation des pixels RVB. Mais si cette modification est la direction prévue, ce qui signifie que le noir devient un noir plus foncé, le blanc devient un blanc plus brillant, tout dysfonctionnement n'entraîne pas nécessairement une violation de l'objectif de sécurité.

Afin de vérifier cette 'direction', il est possible d'avoir une unité statistique RVB avant la compensation de pixel comme référence, et de comparer le résultat après compensation de pixel avec celle-ci.

En plus de cette comparaison relative, pour laquelle un réglage sera probablement nécessaire avec le contenu réel, l'unité de détection de gain peut rendre le concept plus robuste. Il est également possible que ce mécanisme de sécurité surveille le gain RVB interne pour détecter l'anomalie, en comptant le nombre de pixels qui dépasse le gain normal.

En plus de ces deux blocs (unité de statistiques RVB, unité de détection de gain), d'autres mécanismes de sécurité peuvent également être mis en œuvre dans toutes les séries SC172x pour détecter la défaillance de la luminosité des LED.

Selon les objectifs de sécurité du client, la série de contrôleurs Smart Display SC172x de Socionext peut offrir plusieurs combinaisons de ces mécanismes de sécurité.

Applications et sécurité du poste de pilotage

La série SC172x de contrôleurs d'affichage intelligents de Socionext a été développée pour la prochaine génération d'applications de cockpit, en particulier là où la distorsion à la volée et la compensation de pixels de gradation locale sont nécessaires.

Ils sont non seulement livrés avec les algorithmes de pointe intégrés au pipeline graphique de l'entreprise, mais ils fournissent également des mécanismes de sécurité dédiés qui ont été développés et intégrés dans le cadre du processus ISO26262 pour garantir des niveaux de sécurité améliorés lorsqu'il s'agit de développer le la toute dernière conception de cockpit automobile.

Coordonnées de l'auteur :Nobutaka Yamagishi est Senior Manager Coordination Technique, Automotive Business Unit, Socionext Europe