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工程师经验:如何选择汽车电子系统中的处理器

2014-11-25 00:22
黯影冰风
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  与采用单独的闪存芯片相比,将闪存集成在处理器上的最大好处在于系统性能的提高和成本的降低。虽然集成的片上闪存对系统开发商很有价值,但处理器供应商要实现它却非易事。经汽车认证的处理器对高温的要求比主流闪存技术所能承受的温度要高。可想而知,在这一市场上竞争的处理器供应商往往需要投入大量的资源以开发可在汽车系统上稳定工作的闪存技术。

  数字网络收发器有助于分布式系统中处理器间的通信。有各种各样的网络协议针对不同的汽车系统。面向特定汽车应用的处理器一般都为相关协议集成了网络收发器。例如,控制域网络(CAN)协议一般用于引擎和变速控制网络。而面向媒体的系统传输(MOST)协议则针对车内信息娱乐应用,如音频、视频、导航及通信等。

  对于面向关键应用的处理器,先进的片上调试追踪单元也十分有用。这种追踪功能可为系统开发者提供详细的处理器、软件和操作系统状态信息,这些信息对验证和调试特别有用。针对全球嵌入式处理器调试接口的Nexus 5001论坛标准定义了软件与片上调试硬件的接口。该标准最早由IEEE行业标准和技术组织(IEEE-ISTO)于1999年制定,现已更新到IEEE-ISTO 5001-2003。该标准的开发者希望它能够鼓励开发工具供应商将片上调试追踪单元添加进来,或加强对它的支持。

  车内信息和娱乐系统是当前汽车应用中对计算性能要求最高的信号处理系统,主要是因为这些系统涉及到视频处理等需要强大信号处理功能的应用。一个高档信息娱乐系统可能包括多通道音频系统、DVD播放器、GPS导航系统,以及免提移动电话,所有这些都集成进一个系统内。针对车内信息娱乐系统的处理器包括相对高性能的DSP、DSP增强型通用处理器(GPP),以及DSP/GPP混合器件。这些处理器一般工作于200至750MHz的时钟速率范围内。

  相反地,针对引擎和刹车控制等关键控制系统的处理器一般都是中等性能的处理器。采用较大的芯片制造工艺(如0.18或0.25微米)比较容易满足高温等恶劣工作环境的要求,而且控制应用的处理速度要求一般不太高。因此,相对较低的最大处理器时钟速度(40至150 MHz)和较大的制造工艺是这类应用的最佳选择。然而,这类应用对处理性能的要求也在不断提高,处理器供应商必须调整策略,以便在满足高温要求的同时获得更高的性能。

  汽车应用对价格特别敏感。处理器供应商不得不开发高集成度的专用处理器以降低系统成本。虽然汽车应用对价格比较敏感,但汽车资格认证过程却代价不菲,而且这些成本会增加芯片成本。结果,经过汽车资格认证的处理器一般要比非认证的同类产品贵。在汽车信号处理系统中,高效节能一般不是主要问题。只有在引擎运转和电池充电系统启动的时候,引擎、底盘和刹车控制等系统才处于工作状态。

  尽管如此,高效节能在某些应用中也很重要。有些系统在引擎关闭时处于工作状

  态,它们的功耗必须很低以便电池耗能不会影响引擎启动。例如,车内信息娱乐设备就是这类应用之一。还有些系统必须密封得很好以免受到外界环境影响。在这种情况下,这类系统的封装可能会影响散热,因此功耗不能太大。

  针对汽车应用的信号处理器

  在当今的汽车系统中,有很多类型的芯片用于完成信号处理任务,从8位MCU到DSP,再到FPGA。在信号处理扮演重要角色的系统中,8位和16位MCU现已不常被采用,因为它们的处理性能有限。为降低成本,系统开发商往往选择那些性能正好够用的处理器。但对某些应用,预留一些性能空间是比较明智的,尤其是车内信息娱乐系统,更能从这一性能空间的灵活性中获益,因为有些功能应用(如语音识别、导航及音频控制)在选择处理器时发展得尚不完善。

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