曦华科技：TMCU，自动驾驶赛道的“最佳辅助”

作者：盖世汽车
2024-06-13 11:16
629

行业规定，具备自动驾驶和自动辅助驾驶功能的新能源车必须配备自动方向盘离手检测功能，以保证驾驶员及乘客安全。当前主要的方向盘离手检测方式包括预感应、光学感应、压力感应和电容感应。

2024年5月23日，在第七届智能驾驶与人机共驾论坛上，曦华科技市场VP关振源介绍，在以上几种方式中，电容检测因为其低成本、高精度和抗干扰性，用户体验好，成为了主流的HoD的技术方向，目前曦华TMCU感应电容最高可达4000pF，远超国内外可测量水平。同时曦华科技在该领域具有超千万量产数据算法经验背景，能够最大程度实现用户需求。

目前曦华科技已与多家Tier1和主机厂合作设计电容HoD的对接方案，该方案既支持复用加热丝使用，也支持复用加热丝分离，能够满足不同需求。

关振源｜曦华科技市场VP

以下为演讲内容整理：

首先，我有三个核心问题想要与大家探讨：

第一，TMCU是什么？

第二，TMCU如何发挥其辅助功能？

第三，深圳曦华科技不是做车规通用MCU的么，为什么做TMCU？

在回答这些问题之前，先通过一个比喻来阐述TMCU的定位。在自动驾驶这一领域中，我们TMCU团队自视为配角。就像电影界的颁奖礼，虽然主角如最佳导演、最佳男女主角备受瞩目，但同样重要的还有最佳配角。他们的存在使得整个作品更加完整和出色。在自动驾驶这部“大片”中，算力、算法无疑是主角，而我们TMCU则扮演着不可或缺的配角角色。

深圳曦华科技，作为我们背后的“经纪人公司”，在芯片设计领域扮演着重要角色。具体来说，曦华科技是一家专注于车规通用MCU以及TMCU的芯片设计公司。那么，TMCU究竟是什么呢？简而言之，TMCU中的“T”代表电容触控感应。

现在，让我们通过一个实际案例来进一步说明。2024年春节后，华为余承东先生驾驶华为问界M9从安徽老家抵达深圳，全程使用了自动驾驶功能。在余总的朋友圈分享中，我们可以感受到他对华为自动驾驶技术的自豪，但同时也提到了一个问题——在自动驾驶过程中，手不能长时间离开方向盘。这一问题，其实涉及到一个专业术语，即方向盘离手检测。

方向盘离手检测是自动驾驶和自动辅助驾驶功能中不可或缺的一部分。从国际到国内的相关法规都明确规定了这一功能的必要性。无论自动驾驶技术发展到哪个阶段，方向盘离手检测都是必须配备的。

如何实现方向盘离手检测

那么，如何实现方向盘离手检测呢？目前市场上的主流方式包括预感应、光学感应、压力感应以及电容感应等。通过对这些方式在成本、算法、用户体验、误判概率以及鲁棒性等方面的对比，电容检测因为其低成本高精度和抗干扰性，用户体验好，成为了主流的HoD的技术方向。

在光学感应领域，随着技术的不断进步，无论是摄像头还是其他方式，包括算法在内，都取得了相当不错的精确度。然而，这也相应地带来了成本的提升，并且在某些情况下，光学感应可能受到环境因素的干扰。

压力感应通过在方向盘内置压力检测装置来实现，从成本角度看相对较低。但与扭矩感应类似，它也存在一些局限性。例如，当手只是轻轻搭在方向盘上，没有用力握持时，如何准确判断驾驶者是否握住了方向盘成为了一个问题。此外，如果用一个袋子绑在方向盘上施加压力，可能会导致误判，从而影响用户体验。

相较之下，电容感应提供了一种生物体感应的解决方案。它类似于压力感应，在方向盘上实现时通常依附于加热丝，因此成本较低。电容感应的独特之处在于，它依赖于生物体与大地之间产生的感应电容，从而能够准确地区分人体与其他物体。因此，即使放置苹果或袋子在方向盘上，也不会产生误判。当然，电容感应对算法的要求较高，需要采用更精细的算法来实现精确检测。

综合考虑，电容感应因其高性价比和良好的用户体验，成为了目前主要的实现方式。

方向盘电容感应的应用原理

接下来，让我们深入探讨方向盘电容感应的原理。在方向盘内部，主要有两种实现方式：一是复用加热丝，二是额外添加电容检测装置。以复用加热丝为例，C1值代表方向盘加热丝本身对车体地产生的电容，而CX则代表人手抓握方向盘后与大地之间产生的电容变化。检测装置检测到Cx的变化后，通过比如电流、电压、相位、充电时间等不同方式，判定人手是否放在了方向盘上。

图源：演讲嘉宾素材

曦华科技与多家Tier 1供应商和主机厂合作，开展了多个HoD项目。我们收到了许多方向盘样本，并对它们的C1和CX进行了测试。测试结果显示，不同方向盘的C1值存在显著差异。这是由于方向盘的设计、材料和制造工艺等因素影响了电容值。此外，方向盘在绑定时的松紧程度也会影响C1值，这进一步增加了电容检测的复杂性。

为了应对这些挑战，我们收集了目前主流的车规级电容感应方案。这些方案在电容量程、检测精度和成本等方面各有特点。例如，一些供应商的电容量程在200pF以内，适用于单点触控应用；而另一些供应商则提供了更大的电容量程和更高级的功能。然而，需要注意的是，某些方案可能需要额外的MCU来实现完整的检测功能。

200pF以内的量程是否足以满足HoD离手检测的需求？在思考这个问题时，我想到的应用场景：

类似于曹冲称象，当待测物体超过量具的量程时，人类智慧可以通过化整为零的方式进行测量。这一思路同样适用于我们面临的电容感应量程问题。

进一步的，如果我们面对的是大规模量产或大量待测对象（如100头大象），我们需要更高效的解决方案。这时，现代技术（如地磅）为我们提供了更直接、更快速的测量手段，而不再需要像曹冲那样繁琐的操作。

曦华科技TMCU规格介绍

基于此，我们为大家真正意义上提供了一款具有超高承载能力的电容感应产品，各位可以理解为称象的“地磅”式产品，遥遥领先的曦华科技-TMCU。

其感应电容高达4000pF，最高支持30CH的自容和15x15CH的互容检测；同时支持一路CANFD，2路LIN，80MHz主频M0内核，以及224kB的pFlash，低于50uA的待机功耗。这些特性使得TMCU在安全性、OTA支持、多通道切换等方面表现出色，有助于客户降低成本并实现多应用复合。

此外，我们的TMCU方案既支持复用加热丝使用，也支持加热丝与电容检测模块的分离设计。在复用加热丝的设计中，我们特别关注加热丝与电容检测模块之间的干扰问题，并采用了有效的屏蔽措施来降低干扰。

为了验证TMCU的性能和可靠性，我们与多家Tier 1供应商和主机厂合作进行了大量的测试。测试结果表明，无论是空手、单手、双手还是单指操作，TMCU都能实现灵敏的检测。同时，在模拟手上有汗、戴手套等情况下，TMCU也表现出了良好的稳定性和准确性。我们还对方向盘上的不同位置进行了测试，以确保在各种使用场景下都能得到准确的检测结果。

通过视频，我们可以看到在实际应用中，我们的用户已经将方向盘离手检测和触控按键功能相结合。这得益于我们芯片所拥有的30个通道和224K的flash，为用户在应用程序端提供了广阔的发挥空间。同时，这也带来了硬件成本的大幅降低。

除了在HoD应用中，我们的TMCU芯片在车内还有更多应用场景，如方向盘的触控按键、智能表面、智能空调面板以及脚踢感应等。无论是单指的1D点控，还是2D滑动，甚至是无需接触的3D悬浮控制，我们都提供了全面的技术支持。

为什么曦华能突然推出这么高规格的TMCU芯片？首先曦华的车规通用MCU已经在车身应用大量出货，其次曦华消费触控芯片在高规格品牌TWS耳机出货量超千万颗。我们拥有成熟的IP，以及成熟的算法。

TMCU并不是单一一颗芯片，是一个系列的产品。我们目前不只是在HoD应用，还在方向盘按键、空调面板、车门把手、车尾门脚踢等应用方向拿到定点。

图源：演讲嘉宾素材

我们有个客户，想用触控技术对其产品做cost down；在先前基于我们友商的方案做了很久的调试，但是一直不能很顺滑；我们接触后，很快就为其把全部的应用体验调试完成；这个过程中，并不完全是我们的硬件在发挥作用，更主要是我们在触控上的成熟的软件算法。客户方面，产品成本整体下降达50%，应用体验非常流畅。目前，整套产品已通过主机厂的测试，并将于今年6月完成后进入量产阶段。

除了强大的硬件性能外，曦华科技还提供了完善的SDK支持，包括安全启动和算法库等。这为用户提供了从硬件到软件的全方位解决方案。

曦华科技及车规通用MCU简介

简要介绍一下深圳曦华科技有限公司。我们成立于2018年，从消费芯片起步，于2020年开始进军车规MCU芯片领域。经过不懈的努力，我们的车规MCU芯片于2022年实现量产，并在2023年开始陆续为大量定点项目供货。目前，曦华科技的总出货量已超过5000万颗，其中消费芯片和汽车芯片两大业务并驾齐驱。我们深知汽车领域的周期较长，但凭借消费芯片业务的良好盈利状况，我们能够为公司运营提供稳定的现金流支持，确保公司在汽车芯片领域的持续投入和发展。

以下介绍的是我们车规级通用的两款TMCU。一款是基于M4核心的，我们称之为CVM014系列；另一款是M0系列的，命名为CVM011系列。这两款产品对于了解这个领域的客户来说，是两个非常通用且受欢迎的型号。