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(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。
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
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。
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