硬件-汽车电子-DHU深入解析

1. 引言

DHU（Display Head Unit，驾驶信息及娱乐主机）是整车座舱系统的核心部件，负责将驾驶信息、娱乐内容以及车辆状态以直观的方式呈现给驾驶员和乘客。DHU不仅是驾驶员与车辆之间的主要交互接口，也是整车智能化体验的重要载体。

DHU 通过各种总线与接口控制座舱内各个娱乐屏、仪表屏、抬头显、音乐播放、环视摄像头、倒车影像、行车记录仪、无线充电、WIFI/蓝牙连接、语音识别等功能，以及与其他车载电子控制单元（ECU）的通信。随着车载系统功能的不断丰富和用户需求的升级，DHU的硬件架构和性能要求也在不断提升，尤其是在计算能力、显示技术、功耗优化和功能安全等方面。

注：DHU与IHU（Infotainment Head Unit，车载信息娱乐主机）的主要区别在于是否接收驾驶信息。

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2. 主要功能

• 连接与控制：Carplay、蓝牙电话、无线连接、ECALL、手机遥控器、数字钥匙、手机 APP、无线充电、万能旋钮、空调、座椅
• 导航与行车辅助：地图导航、ADAS设置、行车娱乐限制、APA（Auto Parking Assist）、HPA（Home Zone Parking Assist）、SR 行车还原世界
• 系统功能：车辆设置、能量中心、开机向导、用户中心、安全管家、应用分身、无界应用、OTA
• 多媒体与娱乐：仪表、Car 3D、多屏共播、HUD、媒体中心
• 个性化与智能服务：场景助手、情景模式、展车模式、哨兵模式、驻车拍照、远程监控、AI智能、AI语音、图库、智慧生活、主题美化、惊喜系统、后排看护、按键服务
• 应用与生态：应用商店、浏览器
• UI框架：小窗、中控屏桌面框架（含长连屏）、多屏系统框架、桌面各容器内容、吸顶屏桌面框架

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3. 性能规格

3.1 可靠性

环境适应性

分类	芯片规格	温度范围	备注
可靠性目标	车规/工规	-40~85℃
性能目标	车规	85℃满足TDP90（水冷散热） 75℃满足TDP90（风冷散热）	例如： SA8295适用85℃ SA8155适用75℃
	工规	70℃满足TDP70	例如： QCM8538适用70℃

防水防尘

应具备IP62防护等级，顶部应避免有开孔或者拆件缝隙，防止空调冷凝水直接滴落至DHU中。

常见部件材料推荐

部件	成型方式	推荐材料
上下盖	冲压成型	SECC
散热器	压铸成型	优选ADC12，次选44300
支架	冲压成型	SECC

散热方式推荐

主芯片功耗	散热方式	风量要求	液冷流量
＜12W	散热器	/	/
12~15W	散热器+风扇	15-25 CFM	/
15~20W	散热器+风扇	＞25 CFM	/
≥ 20W	散热器+液冷	/	＞2.0L/min

防火阻燃

需采用符合UL94 V0标准的阻燃材料，在外壳内部设计防火隔离措施。

3.2 功能安全

• 由于车速表功能，换挡杆位置显示，TPMS指示功能和制动相关的警告指示，DHU的电气功能重要性为C类。
• 按照ISO-26262中的ASIL分类，由于某些功能被认为是安全关键点，因此DHU属于ASIL A和ASIL B。DHU SW应执行某些功能以满足ASIL A和ASIL B分类所设置的安全要求。

3.3 系统启动/响应时间

功能	启动/响应时间 （无STR）	启动/响应时间 （有STR）	备注
HMI/DIS 启动	10~12s（Android系统）	≤0.5s
后视摄像头 可用	≤1s	≤0.5s	法规要求不高于1.5s
DIM 启动	≤1s	≤0.5s
HUD 启动	≤1s	≤0.5s
导航 可用（最坏情况）	10~12s	≤0.5s
媒体 可用（最坏情况）	10~12s	≤0.5s
暖通空调控制 可用	≤5s	≤2.5s
导航响应时间（＜50km）	≤0.5s 完成第一个路线规划
导航响应时间（50~500km）	≤1s 完成第一个路线规划
导航响应时间（＞500km）	≤1.5s 完成第一个路线规划
语音助手使用请求 响应	0s，在按下激活按钮后应立即响应请求
语音助手结束请求 响应	≤1.5s
警告声音 提供	＜0.8s
驾驶信息显示 启动	CAN唤醒后2s内
电动门开启等功能安全、启动空调/除霜等的软开关功能	2~3s
DIS上内容显示	收到CAN或LIN信号后，300ms内显示相应指示

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4. 硬件架构

硬件架构可参考上图，部分模块根据功能需求进行增删。

如下为可能的一些接口功能需求，供参考。

接口功能	需求
WIFI6.0	2T2R
BT5.2	至少支持2路蓝牙语音通话
AM/FM	调幅/调频广播
LIN	3路
CAN HS	3路
CAN FD	7路
车载以太网	百兆：2路，千兆：2路
USB	2路，OTG/HOST可选，供电能力可选（0.5mA/1A/2A）
AVM	1280*800*4 p30 YUV422 1920*1536*4 p30 YUV422
OMS	1600*1300 p60
TOF	640*480 p30
DP*1+DSI*2	DIS：1920*720 p60（12.3''） / 2240*182 p60（12.66''） HUD：800*480 p60 / 1152*1152 p60 CSD：5120*1600 p60（23.6''） /CSD+PSD：2560*1600 p60（15.4''） + 2560*1600 p60（15.4''） / 2880*1800 p60（17.3''）
A2B	2路
MIC	4路模拟MIC
AMP	支持30W Typ / 45W Max（4Ω）

相关名词解释：

• DIS（Driver Information Screen）：驾驶信息显示屏
• CSD（Center Stack Display）：车载信息娱乐显示屏
• PSD（Passenger Side Display）：副驾娱乐屏
• HUD（Head Up Display）：抬头显示
• AVM（Around View Monitor）：全景泊车影像系统
• OMS（Occupant Monitoring System）：乘客监控系统
• A2B（Automotive Audio Bus）：车载音频总线
• HMI（Human Machine Interface）：人机界面
• DIM（Driver Information Module）：驾驶信息模块
• STR（Suspend to RAM）：挂起到内存
• PPS（Precision Positioning Service）：精密定位服务
• DRD（Dual-Role Data）：双角色数据，主从兼容
• SDARS（Satellite Digital Audio Radio Service）：卫星数字电音频无线服务
• USS（Ultrasonic Sensor）：超声波传感器
• AK（ArbeitsKreis）：工作小组
• OBD（On-Board Diagnostics）：车载诊断系统
• IGN（Ignition）：点火
• TDM（Time-Division Multiplexing）：时分复用
• FPD（Flat Panel Display）：平板显示器

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5. 电源模式

模式	描述	功耗电流 （12V）
睡眠模式	可通过LIN/CAN等唤醒	＜0.2mA
待机模式	可保证快速启动。允许在此模式下保持一定时间（如100h），之后进入睡眠模式	＜3mA
部分关断模式	自动断开未使用的功能，或断开被用户关闭的功能	＜300mA
最大输出功率模式	最大电流功耗（包括USB最大电流输出）	＜5A

上表仅供参考，针对不同电子电气架构，各电源模式的定义和功耗可能有差异。

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6. 主要芯片/模组选型指标

1. 主芯片

• 性能：计算能力（如多核、主频1.8GHz、90K DMIPS、4.1TOPS-NPU0、4.25TOPS-NPU1、625GFlops-GPU0、250GFlops-GPU1、2D/2.5D/3D）、DDR容量（如16GB LPDDR5）、UFS容量（如256GB）
• 功能：安全岛、视频编解码（如4K@120fps）
• 接口：MIPI CSI 4、MIPI DSI 4、Display DP1.4、USB 3.0、PCIe 3.0、UFS 3.0、eMMC 5.1、UART、I2S、SPI、I2C
• 认证：AEC-Q100/CCC

2. MCU

• 性能：Core（如 M4F）、主频（如 120MHz max）、RAM容量（如 192KB）、Flash容量（如 2MB）
• 功能：低功耗、HSM模块
• 接口：CAN_HS/CAN FD、UART/I2C/SPI、ADC/GPIO
• 功能安全：ASIL-B
• 认证：AEC-Q100

3. AM（中国）

• 频率范围：531kHz~1629kHz
• 噪限灵敏度（S/N 20dB）：≤30dBuV
• 锁台灵敏度：36±6dBuV
• 信噪比（5mV）：≥50dB
• 中频抑制：≥50dB
• 镜像抑制：≥50dB
• ±9kHz选择性：≥50dB
• 失真度：≤1%

4. FM（中国）

• 频率范围：87.5MHz~108MHz
• 噪限灵敏度（S/N 30dB）：≤5dBuV
• 锁台灵敏度（远程）：23±4dBuV
• 锁台灵敏度（进程）：40±4dBuV
• 信噪比（5mV）：≥55dB
• 双信号选择（±400kHz，100uV）：≥80dB
• 中频抑制：≥60dB
• 镜像抑制：≥50dB
• AM抑制比：≥55dB
• 失真度（1mV输入）：≤1.5%

5. 蓝牙

• 规格：BT/BLE/Dual Mode、V5.0/V5.2
• 模式：主/从（如支持1主6从）、Mesh
• 协议：HFP/A2DP/AVRCP/SPP/GATT
• 接口：UART/PCM/USB、天线（内置/外置）
• 性能：各制式下的发射功率和接收灵敏度（BR/EDR/GFSK）
• 认证：CCC/SRRC/CE/FCC/BQB

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7. 布置要求

• DHU通常安装在扶手箱或者仪表台下方，也包含一些特殊位置，针对具体位置要满足特定的防水防尘等级。
• DHU固定位置必须与整车结构金属接地，或者预留至少5平方接地线，提高EMC抗扰能力。

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8. 硬件审查

8.1 设计审查内容

• 规格定义：线束接口定义文件，接口诊断定义文件，电源时序要求
• 硬件设计：电源树，系统框图，原理图，对外接口电路，PCB，PCB叠层结构，PCB丝印，电路仿真文件（电源、高速信号）
• 结构设计：结构爆炸图，应力设计文件
• 热设计：散热设计&仿真文件
• 风险评估文件：CPU/GPU/NPU/MCU/DDR/UFS/eMMC等资源占用和分配比例预算，HSIS文件，DFMEA文件，WCCA文件，MTBF文件，历史问题横展（整机、元器件、电源、信号等）

8.2 测试审查内容

• 电源：上下电时序；纹波、环路稳定性、带载能力；各工作模式下工作电流
• Camera：阻抗、S参数、眼图、电源、I2C等信号质量
• Display：阻抗、S参数、眼图、电源
• USB：阻抗、S参数、眼图、电源
• GPS：传导NF、CN0值、阻塞特性、稳定性测试
• WIFI：功率、EVM、ACRP、SEM、发射功率控制、接收灵敏度
• 蓝牙：功率、SEM、发射功率控制、接收灵敏度
• A2B：上下行眼图、I2C信号质量、POC电源质量
• AM/FM/DAB：灵敏度、NF、信噪比、±9K选择性测试
• CAN&LIN：信号质量
• 板载信号：I2S/SPI/SDIO/PCIe/UFS/ETH信号质量
• 音频PA：失真度、信噪比、通道平衡度、开关噪声
• 天线：方向图、效率、隔离度、极化
• 晶体：频偏、负阻、匹配、相噪
• 温升：重点元器件的温升曲线
• 诊断：周边件诊断电路验证测试报告
• 资源占比：MCU RAM/ROM占用比、SoC CPU/NPU/GPU算力占用比、DDR占用比、UFS分配表
• 其他：BUG问题报告、风险点测试验证报告、回归测试报告

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9. 未来趋势

• 技术融合与智能化升级：引入多模态交互技术，如眼动追踪、手势识别和语音控制，实现更加自然的人机交互，自动调节显示内容以适应驾驶员需求。
• 多域融合：与ADAS（高级驾驶辅助系统）、ADCU（自动驾驶控制单元）、ZCU（车身域控制器）、TBOX等融合，探索更高集成度。
• 成本优化与普及：随着技术成熟和量产规模的扩大，DHU的成本将逐步下探，并推动DHU技术的标准化和广泛应用。