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作者:Francisco Fons<br />
Francisco Fons<br />
在读博士生<br />
Rovira i Virgili 大学<br />
西班牙塔拉戈纳<br />
francisco.fons@estudiants.urv.cat<br />
Mariano Fons<br />
在读博士生<br />
Rovira i Virgili 大学<br />
西班牙塔拉戈纳<br />
mariano.fons@estudiants.urv.cat<br />
A当今的汽车制造商正在把越来越多<br />
的高级功能添加到汽车电子控制单元<br />
(ECU)中,以改善驾驶体验,增强安全<br />
性,当然还<strong>期</strong>望超过同类竞争产品的销<br />
量。在这种情况下,汽车开放系统架构<br />
(AUTOSAR) 计划和功能安全国际标准<br />
ISO26262 正在快速成为汽车 ECU 设<br />
计的技术和架构基础。<br />
为了满足新车型日益提高的功能需<br />
求,汽车电子产品的密度不断增大,<br />
FPGA 厂商也正在不断推出更大型的器<br />
件。这些器件能够集成所有的应用,而<br />
且与前代器件相比,功耗更低,价格更<br />
具竞争力。这种趋势意味着可重配置计<br />
算技术在汽车产业将会得到进一步推广<br />
和应用。<br />
我们推出了一种具有开创性的方<br />
法,即使用可编程 FPGA 器件而非基<br />
于 MCU 的平台作为 ECU 的基础,设<br />
计出一款能够同时满足 AUTOSAR 和<br />
ISO 26262 标准的汽车 ECU。我们的<br />
设计方法对可重配置硬件的关键特性,<br />
比如并行性、可定制性、灵活性、冗余<br />
性和多功能性进行了充分的探索。在概<br />
念设计完成后,我们希望在原型中实现<br />
设计。为此,赛灵思 Zynq-7000 可<br />
扩展处理平台成为了理想选择。该款<br />
F P G A 平 台 将 A R M ® 双 核<br />
Cortex-A9 MPCore 硬处理器和具备<br />
动态部分可重配置功能的 28 nm 赛灵<br />
思 7 系列可编程逻辑器件完美结合在<br />
一起,不但可充分满足所需要求,而<br />
且还配备有 CAN 和以太网等车载网络<br />
常用的片上通信控制器。<br />
新兴应用<br />
目前汽车计算能力借助通过通信<br />
网络互连的 ECU 来分配。在未来几年<br />
内,由于机动车辆中新应用的兴起,<br />
这样的计算能力有望进一步提高。这<br />
些 新 应 用 包 括 安 全 和 驾 驶 员 辅 助 功<br />
能、车辆间通信功能、舒适性和控制<br />
功能、车载娱乐功能以及为数众多的<br />
混合动力电动技术。毫无疑义,车辆<br />
电子设备的数量预计还会增加。根据<br />
分析人员的预测,汽车应用半导体市<br />
场的规模将在未来五年内以 8% 的年<br />
均复合增长率 (CAGR) 增长。其中增<br />
长最快的细分市场之一涉及到微控制<br />
器 (MCU) 和可编程逻辑器件,比如现<br />
场可编程门阵列 (FPGA)。<br />
在车载功能的数量和先进性与日<br />
俱增的同时,设计和管理这些系统变<br />
得日趋复杂,汽车制造商认为有必要<br />
采取有效方式来解决这一难题。其结<br />
果就是当今 AUTOSAR 和 ISO 26262<br />
两大标准都在影响着实际汽车 ECU 软<br />
硬 件 系 统 的 架 构 、 设 计 和 部 署 方 式<br />
(见侧边栏)。<br />
汽 车 应 用 领 域 的 出 色 表 现<br />
2003 年由多家汽车制造商共同制<br />
定的 AUTOSAR 标准旨在为分布于车<br />
辆中的 ECU 定义标准的系统软件架<br />
构。而 ISO 26262 标准的目的则以功<br />
2012 年第 1 季度 15
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