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飞思卡尔:确立汽车电子核“芯”策略

王小庆?? EDN China执行主编?? 2007年04月13日 ?? 收藏0

  在“飞思卡尔”杯大学生汽车设计竞赛中,清华大学汽车工程系代表队采用飞思卡尔(Freescale)的16位MCU(微控制器)平台——MC9S12DG128,精确有效地实现了模型小汽车(如图1)的路径确定、马达驱动、速度和转向控制功能。日前,我们有幸与这个优胜团队一起访问了飞思卡尔位于德国慕尼黑的汽车电子技术研发中心,全面了解到该公司在这一领域的发展策略与规划。

图1清华大学汽车工程系代表队采用飞思卡尔的16位MCU平台


  16位MCU仍是汽车电子系统主角

  采用16位MCU一直是汽车电子系统设计厂商的习俗,而这一习俗也将继续下去。与以往不同的是,今天的16位MCU在性能和应用水平方面有了显著提升。飞思卡尔公司的负责人介绍说,公司推出的MC9S12XE系列16位MCU具备增强的系统整合性和功能性(如图2),新的优势特性包括含有内存保护单元(Memory Protection Unit,MPU)和错误矫正代码(Error Correction Code,ECC)的闪存、增强型E2PROM(EEE)、XGATE协处理器、基于频率调制锁相环以及速度更快的ATD。最值得一提的是,S12XE系列MCU能够十分有效地与XGATE协处理器一同工

作,在16位架构的基础上实现32位产品的性能水平。

  面对的挑战和相应解决方案

  飞思卡尔公司汽车电子业务全球战略市场经理Stephan Lehmann表示,半导体芯片厂商首先要考虑的,应该是汽车电子系统厂商正在面临的挑战。Stephan Lehmann认为,汽车电子系统开发者最棘手的问题主要有四个方面:

  挑战一:汽车传感系统需要真正自动感知。在这里,关键问题是传感数据的传送和雷达器件的性能与成本。飞思卡尔表示,公司通过系统级封装(SiP)芯片代替原来的板级模块,从而简化了设计过程并且降低了系统成本。公司新近推出了专门针对雷达应用的Power 架构MCU,其具有的片上存储和高数据吞吐能力确保了系统整体性能,更大的RAM对闪存容量比例也十分有利于雷达数据处理,该MCU平台还为SIMD应用 (FFT,FIR,IIR)进行了程序上的优化,并且将FlexRay、CAN和LIN 总线进行了片上集成。

图2飞思卡尔公司推出的MC9S12XE系列16位MCU具备增强的系统整合性和功能性新的优势特性包括含有内存保护单元和错误矫正代码的闪存增强型EEPROM


  挑战二:处理器性能急需提升。汽车系统应用中要求MCU具备更强的SIMD/DSP能力,满足数据吞吐和通信要求,飞思卡尔认为解决这一问题的办法是采用多核结构。

  挑战三:系统过于复杂而难于管理。在1996年,典型的汽车电子系统中大概有6个MCU,而在2008年的高端汽车电子系统中,采用的MCU数量要超过100个。应付如此复杂庞大的系统,需要在设计各个环节之间建立很好的关联性和协同性。首先要用统一的数据模型(Unified Data Model,UDM)确立功能丰富的架构规范,并实现跨平台的应用开发过程,同时还要在设计早期充分估计系统性能和算法效率。

  挑战四:零缺陷成为系统可靠性的基本要求。解决这个挑战,最有效的办法就是将一切系统故障或缺陷扼杀在摇篮中,通过改善的方法学和架构,在开发过程的早期就开始关注设计品质。


  编辑观点:

  在听到飞思卡尔公司谈论的四大挑战后,我们却在想着另一个问题:所有汽车电子系统都是由执行不同功能的各个子系统组成,在需要的场合用CAN等总线实现互连,并没有一个真正意义上的中央处理系统,好似一个有很多手而没有大脑的人,这样的系统构建方式将永远继续下去吗?


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汽车电子? MCU?

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