Thiết bị điều khiển toàn bộ chức năng của một Functional Domain này gọi là Domain Controller.
Ý tưởng ban đầu
Trước kia, mỗi hệ thống điện tử trong ô tô như bảng đồng hồ (instrument cluster), thông tin giải trí (infotainment), quản lý động cơ (engine management), hộp số (transmission control) v.v… được điều khiển độc lập bởi các ECU (Electronic Control Unit).
Mỗi ECU có ROM, RAM, vi xử lý (microprocessor) hoặc vi điều khiển (microcontroller), các thiết bị vào ra (input/output device), nguồn điện (power supply) và phần mềm riêng.
Một chiếc ô tô có thể chứa từ vài chục đến hàng trăm ECU. Chúng kết nối (có dây) thành một mạng lưới (Controller Area Network – CAN) trong chiếc xe và trao đổi dữ liệu với nhau.
Với sự phát triển của công nghệ chip tích hợp và công nghệ xử lý đa lõi (multi-core processing), các bộ vi xử lý & vi điều khiển ngày nay trở nên vô cùng mạnh mẽ, tính toán hiệu năng cao (high-performance computing – HPC) trong một thiết kế nhỏ gọn. Ngoài ra sự xuất hiện của giao diện Ethernet cho phép truyền tải dữ liệu tốc độ cao giữa các thiết bị với tỉ lệ lỗi thấp hơn giao diện CAN truyền thống.
Ý tưởng đặt ra là thay vì sử dụng nhiều ECU riêng biệt thì ta chỉ cần một ECU có năng lực xử lý đủ mạnh để điều khiển những hệ thống điện/điện tử nói trên.
ECU này chứa những ứng dụng có không gian xử lý riêng biệt để điều khiển các thiết bị điện tử khác nhau. Thậm chí với công nghệ ảo hóa (Virtualization Technology) có thể tạo ra các “máy ảo” ECU (virtual machine) riêng biệt trên cùng một ECU.
Điều này đem lại những lợi ích như tiết giảm linh kiện, dây dợ, nguồn điện, từ đó giảm chi phí và tiết kiệm không gian.
Quan trọng hơn, kết nối giữa các ECU “ảo” là nằm trên vi xử lý và bộ nhớ thay vì kết nối vật lý như CAN hay LIN, vì thế giảm đáng kể độ trễ truyền dữ liệu và độ phức tạp trong thiết kế.
Đây là một cột mốc quan trọng trong việc phần mềm hóa (software-defined vehicle) và tập trung hóa (centralization) trong điều khiển ô tô.
Functional Domain là gì?
Để đem đến trải nghiệm ngày càng thuận tiện, liền mạch và an toàn cho người dùng, số lượng các thiết bị điện/điện tử tăng lên và có sự phối hợp đồng bộ, chặt chẽ với nhau.
Các OEM đưa ra khái niệm Functional Domain hay còn gọi là Domain. Mỗi Domain định nghĩa một khối chức năng tổng thể, phối hợp hoạt động của một nhóm các thiết bị điện/điện tử.
Domain định hình gói giải pháp mà các OEM sẽ chào bán cho Carmaker.
Cách phân loại Domain phụ thuộc quan điểm thiết kế của mỗi OEM, ví dụ:
- Theo chức năng: Khung gầm (Chassis), động lực (Powertrain), giải trí (Infotainment) v.v…
- Theo lợi ích: An toàn chủ động (Active Safety), trải nghiệm người dùng (User Experience), trợ lái (ADAS) v.v…
Domain Controller là gì?
Domain Controller là một ECU thực hiện các chức năng của một Domain. Đây là một thiết bị mạnh mẽ, kết nối với những thiết bị điện/điện tử liên quan đến Domain.
Ví dụ một (trong những) chức năng Active Safety như sau:
Domain Controller thu thập thông tin từ Camera và LiDAR rồi “vẽ” lại gần như real-time bản đồ 3D môi trường xung quanh nhờ một thuật toán như SLAM chẳng hạn.
Bằng thuật toán trí tuệ nhân tạo, nó phân tích bản đồ và chủ động phát hiện từ xa một đối tượng nào đó có phải là mối nguy hiểm không (ví dụ có người đột ngột băng qua đường).
Kết hợp với tình trạng hiện thời của chiếc xe, nó ra quyết định cảnh báo lái xe bằng âm thanh, hình ảnh qua giao diện HMI hoặc chủ động phanh.
Dữ liệu và thuật toán phân tích được thường xuyên cập nhật thông qua OTA.
Gateway Controller là gì?
Các ECU kết nối với nhau giống như các máy tính trong mạng LAN, trong đó mỗi Domain như một sub-network thu nhỏ. Thiết bị giúp định tuyến (route) dữ liệu giữa các Domain chính là Gateway Controller.
Gateway ECU hỗ trợ nhiều bus liên lạc như CAN, LIN, I2C , Flexray, MOST và chuyển đổi dữ liệu từ bus này sang bus kia. Các ECU tiên tiến còn hỗ trợ giao thức băng thông rộng như Ethernet hay những kết nối bên ngoài như Wi-Fi, Bluetooth hay Mobile network.