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多核技術(shù)
?? 最終決定汽車“智能”的是MCU和MPU的基本性能,。PC和服務(wù)器的MPU的消耗功率隨著CPU的高速化而增加并達(dá)到極限，雖然向多核化發(fā)展的向量變了,，但這對于汽車用的高端MCU和MPU還是一樣的,。汽車用MCU的使用環(huán)境很嚴(yán)苛，需要在高溫下工作,。例如,，發(fā)動機(jī)ECU當(dāng)初置于車廂內(nèi)，而現(xiàn)在被安裝到發(fā)動機(jī)艙中,，要在溫度為125 ℃的環(huán)境下工作,。所以，必須把它的發(fā)熱量控制到比PC等小得多,。頻率自然是有上限的,，在壓低頻率的同時(shí)又使性能提高的方法就是多核技術(shù),。瑞薩對控制器和處理器分別采用SH-2A和SH-4A兩個多核化方法來開發(fā)新產(chǎn)品,。

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??? 另一個與PC的不同之處是在汽車用MCU和MPU中，PC那樣的對稱多處理SMP（Symmetric Multi-Processing)還不能滿足全部的必要條件,。圖1是多核技術(shù)在汽車電子中的一般應(yīng)用形式,。發(fā)動機(jī)和變速箱控制、剎車和轉(zhuǎn)向控制,、車輛協(xié)調(diào),、多媒體等各自所需的多核形式和處理方式與圖1所示的有所不同。例如,，發(fā)動機(jī)和變速箱控制采取雙核方式時(shí),，要作為兩個互不干預(yù)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)進(jìn)行工作,，就應(yīng)當(dāng)采用不對稱多處理AMP(Asymmetric Multi-Processing)。任務(wù)的分配采取程序指定方式,。另外,，趨向于by-wire方式的剎車和轉(zhuǎn)向控制要使二個內(nèi)核完全相同地工作，以保證系統(tǒng)的冗余性,。這就必需采取能夠?qū)Χ€內(nèi)核的工作狀況進(jìn)行比較監(jiān)視的結(jié)構(gòu)形式,。為此，瑞薩在剎車和轉(zhuǎn)向控制用MCU的SH-2A內(nèi)增添了Lock-Step Dual功能,。這種功能如圖2所示,，它在經(jīng)常對2個CPU的工作狀況進(jìn)行比較的同時(shí)，還雙工地對DMA控制器和外圍用總線橋的工作狀況進(jìn)行比較監(jiān)視,。

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發(fā)動機(jī)和變速箱控制

?? 汽車的尾氣排放是造成空氣污染和地球變暖等的原因之一,。因此，汽車產(chǎn)業(yè)一直在為盡量減少并凈化所排放的尾氣而努力,。減少尾氣排放的最主要方法是使燃料高效地轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動力,，傳送給車輪。用更少的燃料得到更大的旋轉(zhuǎn)動力,，就可以節(jié)省燃料費(fèi)用,。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須要有精度高的動力系,。動力系由發(fā)動機(jī),、離合器、變速箱,、差動齒輪和驅(qū)動軸等構(gòu)成,，發(fā)動機(jī)和變速箱用ECU進(jìn)行電子式的控制。為了進(jìn)行復(fù)雜的控制需要高速執(zhí)行大規(guī)模的控制算法,，ECU必需能夠高速工作,，并且內(nèi)置大容量快速擦寫存儲器的微型計(jì)算機(jī)。而且,，近來要求ECU在用于發(fā)動機(jī)控制時(shí),，要安裝到高溫的發(fā)動機(jī)艙內(nèi)；而在用于變速箱控制時(shí),，要安裝到高溫的潤滑油中,。都必須能夠在125℃條件下穩(wěn)定工作。

?? 瑞薩以前供應(yīng)的內(nèi)置有SH-2E的SH705x系列已被許多汽車制造商使用,。

?? 現(xiàn)在則供應(yīng)內(nèi)置有SH-2A(是比SH-2E更高檔次的內(nèi)核)的SH725xx系列,，正被許多汽車電子制造商用于新產(chǎn)品開發(fā)，從今年到明年就會開始應(yīng)用于實(shí)際運(yùn)行的汽車上?，F(xiàn)在檔次最高的是SH72544R型產(chǎn)品,，它的工作頻率為200 MHｚ,，內(nèi)置有2.5 MB的Flash存儲器、具備128 KB數(shù)據(jù)保存用EEPROM功能的Flash存儲器,、128 KB SRAM,、用于實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)控制的高性能定時(shí)器ATU-III、3通道CAN,，可應(yīng)用于未來的發(fā)動機(jī)和變速箱的電子控制,。Flash MCU首次采用90 nm工藝，提高了工作頻率,，并且擴(kuò)大了內(nèi)置Flash存儲器的容量,。

?? 今后，動力系電子控制的復(fù)雜性將提高得越來越快,。為了適應(yīng)這一趨勢,，可以采用安裝有2個SH-2A的多核SH-2A-Dual 來實(shí)現(xiàn)高性能化。

圖形儀表板
?? 汽車的儀表板上安裝有各種儀表和顯示器,，還有對駕駛員起警示作用的警示燈和報(bào)警蜂鳴器,。以前是使用機(jī)械式的速度計(jì)、燃料存量表和里程表,，而現(xiàn)在的儀表板大都是用步進(jìn)馬達(dá)和LCD構(gòu)成,。最近，更有中,、高檔車裝上了在大型LCD上顯示汽車診斷信息,、安全信息等內(nèi)容的儀表板。

?? 現(xiàn)在人們關(guān)注的是能夠顯示更多信息的圖形儀表板,。圖形儀表板可以分為兩類,，一類是在原有采用步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動的儀表上增加TFT-LCD圖形顯示的儀表板，另一類是不使用儀表那樣的可動零部件,，而所有內(nèi)容都用大型TFT-LCD圖形儀表板顯示,。

?? 同時(shí)使用儀表和TFT-LCD的圖形儀表板應(yīng)選擇價(jià)格不太高的中型QVGA或WQVGA尺寸的TFT-LCD。TFT-LCD上顯示駕駛員容易看清的汽車診斷信息,、安全信息的同時(shí),，又可以利用軟件切換顯示汽車倒退時(shí)拍攝到的后方圖像，還可以用箭頭表示目的地的方向,，提供簡易型導(dǎo)航功能,，所以它可以提高駕駛員的辨別能力,，明顯改善安全性,。在歐洲，各汽車制造商已經(jīng)做了計(jì)劃,，不僅僅限于高檔車,，中檔車也要使用這種儀表板,。制造這種儀表板必需采用高速處理技術(shù)，要使用速度為100 MHz以上的32位微型機(jī),。瑞薩為該應(yīng)用提供了32位微型機(jī)SH7262和SH7264,，現(xiàn)在正在供應(yīng)樣品，并且將于今年5月開始生產(chǎn),。由于內(nèi)置有144 MHｚ 32位SH-2A CPU,、圖形與視頻顯示用的視頻顯示控制器和視頻輸入端口、能夠雙面保持WVGA（480×240像素）TFT-LCD用幀緩沖器的1 MB SRAM等,，因此可以大大減少外接元器件,。SH7262雖然沒有內(nèi)置控制步進(jìn)電機(jī)的PWM定時(shí)器，但與驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的廉價(jià)儀表板用MCU組合,，就可以構(gòu)成多種功能各異的儀表板,。SH7264內(nèi)置有4個控制步進(jìn)電機(jī)的PWM定時(shí)器，所以用一個就能構(gòu)成完整的儀表板,。

?? 使用SH7264的圖形儀表板的一個構(gòu)想如圖3所示,，可以看到它的外接元器件很少。還有使用SH7264的儀表板演示系統(tǒng),，為了便于用戶進(jìn)行開發(fā),，提供儀表板演示軟件、圖像資料庫,，將位映像數(shù)據(jù)變換為RGB輸出的轉(zhuǎn)換器等的軟件,。

?? 完整的圖形儀表板的TFT-LCD和控制電路價(jià)格高昂，估計(jì)還要過一些時(shí)候才會有更多的汽車安裝使用它,。

網(wǎng)間連接器

?? 現(xiàn)在的汽車有車身控制,、安全（氣囊）、動力系,、多媒體子系統(tǒng)及多個用于故障診斷的網(wǎng)絡(luò)在工作,，目前這些子系統(tǒng)主要使用CAN連接。而且,，今后隨著通信量的不斷增加,，要采取既能提高CAN的波特率又可以增加通道數(shù)的辦法。

?? 因此,，向更高速的10 Mb/s FlexRay演進(jìn)是汽車網(wǎng)絡(luò)未來的主要發(fā)展方向,。但是，汽車網(wǎng)絡(luò)要有極高的可靠性,，必需進(jìn)行各種各樣的技術(shù)評價(jià),。就目前來說，實(shí)際應(yīng)用到汽車中的還非常有限,。所以,，在FlexRay普及之前,，CAN將唱主角，現(xiàn)在的問題是如何增加它的通道數(shù)以適應(yīng)需要,。實(shí)際上,，高檔車所使用的CAN，通道數(shù)約5條,。另一方面,，如果從拓?fù)鋵W(xué)的觀點(diǎn)來看CAN，主要瓶頸就在于各通路交叉點(diǎn)的網(wǎng)間連接器的處理能力,。

?? 為了適應(yīng)這一狀況,，瑞薩提供R32C/145組作為CAN的網(wǎng)間連接器用MCU。如圖4所示,，R32C/145使接收部分硬件化,，進(jìn)行6通道CAN的路由選擇。1～2通道CAN通常用軟件來處理網(wǎng)間連接器,，但是,，一旦通信量增加，就不能用軟件處理而必需要用硬件,。利用硬件化的方法能夠在20 μs之內(nèi)實(shí)現(xiàn)消息中繼,，與此同時(shí)就可使軟件負(fù)擔(dān)減少70 ％以上。R32C/145也符合汽車用標(biāo)準(zhǔn)軟件開發(fā)聯(lián)盟AUTOSAR規(guī)定的網(wǎng)間連接器的軟件規(guī)格,。

?? 今后,，瑞薩還打算開發(fā)能與FlexRay和MOST等兼容的網(wǎng)間連接器用的MCU。

數(shù)字式汽車音響

?? 多核SH-2A-Dual正被逐步推廣應(yīng)用于高端數(shù)字汽車音響,。SH7265安裝有2個工作頻率為200 MHz的SH-2A,，具備480MIPS×2的處理能力。如圖5所示,，其中的一個CPU用來處理硬盤,，與此同時(shí)另一個CPU用來處理媒體系統(tǒng)，就是所設(shè)想的不對稱并行處理(AMP),。SH7265除了安裝USB2.0(高速)主機(jī)外,，還內(nèi)置有能適應(yīng)各種格式的聲音軟資料庫和AAC編碼器。編碼器因?yàn)槠渌褂玫囊?guī)格種類和內(nèi)容包含有變化的部分,，所以用軟件來完成,；從工作效率的角度考慮，編碼器還是用硬件構(gòu)成才是上策,。