2026-04-23 
Os testes de direção autônoma em estrada geram enormes quantidades de dados de sensores. As soluções tradicionais de armazenamento exigem que o veículo pare para a troca do disco rígido, o que prejudica seriamente a eficiência dos testes. Este artigo detalha uma solução de placa de expansão U.2 baseada na tecnologia PCIe Switch, que permite a troca a quente do disco rígido sem parar o veículo por meio de um projeto dedicado, fornecendo uma infraestrutura eficiente e confiável para o armazenamento de dados de direção inteligente.
Com o rápido desenvolvimento da tecnologia de direção autônoma de nível L3/L4, os veículos de teste em estrada precisam coletar e processar grandes volumes de dados diariamente. Tomando como exemplo a frota de testes de uma determinada empresa, 15 veículos de teste operam simultaneamente, cada um equipado com vários LiDARs, câmeras de alta definição e radares de ondas milimétricas, gerando dezenas de terabytes de dados por dia.
No entanto, as soluções tradicionais de armazenamento de dados apresentam três principais pontos críticos:
· Capacidade de armazenamento insuficiente: A capacidade de um único SSD é limitada, e a coleta contínua de dados por sensores de alta resolução leva ao rápido esgotamento do espaço de armazenamento.
· Interrupção do teste devido à substituição do disco rígido: As soluções tradicionais exigem que o veículo pare e seja desligado para a substituição do meio de armazenamento, interrompendo o processo contínuo de teste.
· Largura de banda limitada para transmissão de dados: As redes a bordo não conseguem atender aos requisitos de backhaul em tempo real para grandes volumes de dados.
Para resolver os pontos críticos mencionados acima, a solução de armazenamento líder do setor adota uma combinação inovadora de Placa de expansão de disco rígido com switch PCIe + gabinete de expansão de disco rígido U.2 + interface de alta velocidade MCIO para permitir a troca a quente de SSDs durante testes em estrada.
A placa de expansão com switch PCIe é o núcleo de todo o sistema de armazenamento. Conectada ao computador industrial integrado por meio de um slot PCIe x16, a placa é equipada com um chip de switch PCIe de alto desempenho, capaz de expandir uma única porta PCIe em vários canais independentes.
Especificações técnicas em destaque:
· Configuração da interface: Adota a interface MCIO 8i (SFF-TA-1016), com 4 portas de saída MCIO por placa de expansão.
· Desempenho da largura de banda: Suporta canais PCIe Gen5 x4, com uma largura de banda teórica por porta de até 128 Gbps e compatibilidade com versões anteriores (PCIe 4.0/3.0).
· Capacidade de expansão: Uma única placa pode conectar até 8 SSDs NVMe U.2 para atender às necessidades de armazenamento de grande capacidade.
Em aplicações de armazenamento integrado, as placas de expansão U.2 e M.2 têm suas respectivas vantagens: as placas de expansão U.2 adotam o formato padrão de 2,5 polegadas, suportam design hot-swap, têm capacidade de mais de 16 TB por unidade e são adequadas para aplicações de nível empresarial de alta capacidade e alta confiabilidade. A interface U.2 é compatível com os protocolos SAS/PCIe e apresenta alta versatilidade.
A troca a quente de SSDs é a principal inovação desta solução. Com suporte à troca a quente no nível do hardware, os engenheiros podem substituir com segurança os dispositivos de armazenamento enquanto o veículo está em funcionamento, sem precisar pará-lo ou desligá-lo.
A tecnologia de troca a quente de discos rígidos depende de suporte em três níveis:
· Nível de hardware: O chip do switch PCIe suporta a ativação e desativação dinâmica de portas, e o backplane do disco rígido U.2 oferece controle de temporização da alimentação para garantir um impacto controlável da corrente durante a conexão e desconexão.
· Versão do firmware: A gaveta do disco rígido é equipada com um controlador de troca a quente que monitora as alterações no status do compartimento da unidade e envia eventos de inserção/remoção do dispositivo ao sistema.
· Nível de software: O sistema operacional suporta a troca a quente de dispositivos NVMe, e o sistema de arquivos pode desmontar e remontar volumes de armazenamento com segurança.
3.2 Processo de operação com troca a quente
Tomando como exemplo uma frota de 15 veículos para testes de estrada, o processo de troca a quente de SSDs é o seguinte:
Etapa 1: Monitoramento e alerta precoce – O sistema monitora em tempo real a capacidade restante de cada SSD e emite automaticamente um aviso prévio quando o espaço de armazenamento fica abaixo do limite.
Passo 2: Desmontagem segura – Os engenheiros realizam uma operação de desmontagem segura por meio da interface do software, e o sistema conclui a limpeza dos dados e a desmontagem do sistema de arquivos.
Etapa 3: Substituição física – Com o design da gaveta EZ-Slide, a unidade completa é rapidamente retirada e uma nova é inserida enquanto o veículo está em movimento a baixa velocidade ou durante uma breve parada; todo o processo leva apenas alguns segundos.
Etapa 4: Reconhecimento automático – Após detectar a inserção da nova unidade, o sistema conclui automaticamente a inicialização do dispositivo e a montagem do sistema de arquivos, e a gravação de dados é retomada imediatamente.
Com base na placa de expansão de disco rígido com switch PCIe e na tecnologia de troca a quente de SSDs, é construído um sistema completo de circuito fechado de dados de direção inteligente:Coleta de dados a bordo: 15 veículos de teste em estrada operam simultaneamente, cada um equipado com uma placa de expansão PCIe Switch e um gabinete de expansão para discos rígidos U.2 de 8 compartimentos. Os dados provenientes de LiDARs, câmeras e radares de ondas milimétricas são gravados em SSDs NVMe U.2 em tempo real através do canal de alta velocidade PCIe 5.0.Substituição do disco rígido sem interromper o funcionamento: Quando o disco rígido fica cheio, ele é substituído diretamente por meio da função de troca a quente, sem interromper o teste do veículo. Em comparação com as soluções tradicionais, a eficiência dos testes em estrada aumenta em mais de 30%.Análise de dados na nuvem: Os discos rígidos substituídos são inseridos em servidores locais (24 compartimentos U.2) e enviados para a nuvem por meio de uma rede de 10 Gbps, onde algoritmos proprietários são executados para limpeza de dados, anotação de cenas e treinamento de modelos.
· Transmissão de alto desempenho: A placa de expansão do switch PCIe oferece 64 GB de largura de banda agregada para atender às necessidades de gravação simultânea de sensores multicanais.
· Expansão flexível: As placas de expansão U.2 são compatíveis com SSDs de grande capacidade para o setor empresarial, com uma capacidade máxima de armazenamento por sistema de até 128 TB.
· Suporte à troca a quente: O design que permite a troca a quente do disco rígido possibilita a substituição da unidade sem parar o veículo, garantindo a continuidade do teste.
· Confiabilidade de nível industrial: A estrutura totalmente metálica e o design antivibração adaptam-se ao ambiente adverso a bordo.
· Fácil manutenção: O design da gaveta EZ-Slide permite que uma única pessoa realize as operações de substituição do disco rígido.
A concorrência no setor de direção autônoma entrou na segunda metade do ano impulsionada pelos dados. A placa de expansão de disco rígido com switch PCIe, combinada com a placa de expansão U.2 e a tecnologia de troca a quente de SSDs, oferece uma solução eficiente, confiável e escalável para o armazenamento de dados de direção inteligente. Com a popularização da tecnologia PCIe 5.0 e a queda contínua no custo dos SSDs NVMe, essa solução será amplamente aplicada em mais projetos de direção autônoma, ajudando as empresas a construir uma sólida capacidade de ciclo fechado de dados.
