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汽 车 应 用 领 域 的 出 色 表 现<br />
能安全性为中心,实质上是以避免或<br />
检测并处理故障为目的,从而减轻故<br />
障影响并防止出现对任何既有的系统<br />
安全目标的违反行为。随着全新的安<br />
全关键功能(比如驾驶员辅助或动态<br />
控制)的推出,功能安全性已经成为<br />
汽车开发中的关键问题之一。ISO<br />
26262 标准于 2011 年批准生效,可<br />
为软硬件的安全开发提供支持。<br />
因此,整个 ECU 的设计和开发<br />
流程由需要系统性进程的标准进行管<br />
理。我们的工作就是设计一款高性价<br />
比嵌入式计算平台,采用可重配置硬<br />
件技术实现优化的系统架构。<br />
系统架构<br />
AUTOSAR 和 ISO 26262 标准<br />
主要从软件开发的角度着眼,面向的<br />
是基于微控制器单元的计算平台。但<br />
是,硬件/软件联合设计和可重配置计<br />
算技术的应用可为这个领域带来众多<br />
优势。虽然标准的 MCU 往往是汽车<br />
ECU 硬件平台的最佳选择,但随着新<br />
型 FPGA成本的不断降低,加上部分<br />
FPGA 产品内部集成有硬核处理器,<br />
使得 FPGA 器件也成为这个市场中值<br />
得广泛应用的理想解决方案。此外,<br />
汽车中不断集成新的嵌入式功能的趋<br />
势也提出了对并行计算架构的需求。<br />
这在当今的车载信息娱乐领域尤为明<br />
显,在这种领域中高速数字信号处理<br />
正在敞开大门迎接 FPGA 技术。像赛<br />
灵思这样的可编程逻辑供应商和像<br />
MathWorks 这样的 EDA 工具厂商已<br />
对这个领域表现出明显的兴趣。<br />
16 赛灵思中国通讯 43 <strong>期</strong><br />
为了在汽车应用中发挥可重配置<br />
硬件的全部优势,我们将以关于部署<br />
最终用户功能的汽车计算网络中最为<br />
重要的 ECU 之一——“车身控制器模<br />
块”为重点,通过使用案例展现这种<br />
技术的潜力。该ECU也称为“车身域<br />
控制器”,负责综合和控制车辆中主<br />
要的电子车身功能,比如挡风玻璃雨<br />
刷/喷水系统、车灯、摇窗器、引擎点<br />
火/熄火、车外后视镜和中控锁。我们<br />
的目标是在FPGA平台上设计出一款配<br />
<br />
1<br />
备有安全关键功能且符合 AUTOSAR<br />
的 ECU 系统。<br />
实际情景<br />
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2<br />
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3<br />
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(RTE)<br />
如果汽车制造商要想经济高效地<br />
管 理 日 益 复 杂 的 车 辆 功 能 , 经<br />
AUTOSAR 提倡的 ECU 系统架构的<br />
标准化则是必由之路。它能够实现分<br />
布在 ECU 中的各项功能的高度集成和<br />
软件组件的重复使用。AUTOSAR 的<br />
主要目的是定义一个统一的 ECU 架<br />
构 , 让 硬 件 与 软 件 分 离 。 这 样<br />
AUTOSAR 通过定义硬件无关的接<br />
口,可提高软件的重复使用。换句话<br />
说,如果按照 AUTOSAR 标准编写的<br />
软 件 组 件 , 只 要 正 确 集 成 到 符 合<br />
AUTOSAR 标准的运行环境中,就能<br />
够在任何厂商的微控制器上运行。<br />
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图 1 - 从 MCU 到应用层的 AUTOSAR 分层模型<br />
I/O <br />
I/O <br />
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n<br />
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这项功能给汽车制造商带来了更<br />
高的灵活性。由于 AUTOSAR 标准内<br />
在的即插即用特性,汽车制造商可以<br />
在整个汽车平台上以透明的方式更换<br />
不同供应商开发的相同软件模块的各<br />
个版本,且不会给汽车中其余功能的<br />
发挥造成负面效果。最终硬件和软件
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