经历数字革命洗礼后,模拟电子为何一去不复返

2017年09月11日 09:09    技术小白
关键词: 经历数字革命洗礼后
今日一言
汽车经历着一场数字革命的洗礼:纯机械系统和模拟电子的时代一去不复返。

现今的汽车是数字化的汽车,内置了几十甚至上百个嵌入式处理器,它们通过数字网路相互连接,以控制和优化汽车内几乎每一个系统的运转。将来的汽车会集成更多的处理器,因为先进的应用和性能要求更为复杂的信号处理算法,包括安全、引擎和尾气排放控制、驾驶者与汽车的交互界面,以及车内信息和娱乐系统等。

在科技革命与产业结构调整的大环境下,汽车工业与国家战略紧密联系在一起,受到了来自政策、市场、资本等多方面的持续推动。中国汽车产业正在迎来低碳化、信息化、智能化的全新发展阶段,与此同时也将步入“汽车质量安全革命新时代”。

为此,我们先来谈智能汽车中选择处理器重要性

其实,笔者觉得最主要的选择标准一般包括汽车认证资格、片上集成度、性能、价格和节能等。软件开发工具的质量及软件组件的可用性也会影响到处理器的选择,处理器供应商对其产品的承诺以及将来的发展规划等也是重要的考虑因素。

由于关系到生命安全,汽车引擎、气囊控制和刹车系统等关键的汽车安全系统对处理器有十分严格的可靠性和耐用性要求。

因此,汽车安全系统应用对处理器供应商来说是最严峻的考验,这些应用要求处理器获得汽车认证资格,而且这类处理器都需要专门的设计、制造、封装和测试方法。

有许多非关键信号处理汽车系统也需要大量的处理器,比如车内导航和娱乐设备。尽管汽车整车制造商和汽车电子系统供应商对这类应用也要求高质量的组件,但要求毕竟没有关键性安全应用那么高。例如,用于车内系统的处理器一般不要求获得汽车认证资格。

现在,对性能要求最高的汽车信号处理应用是车内导航和娱乐系统。再过几年这一情形可能有所改变,因为新的安全系统开始采用视频和雷达处理,而且引擎和刹车控制系统将采用基于模型的复杂计算方法,目前流行的查找表参考方法也将被复杂的实时运算方法所替代。



比如说,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MCUDSP,再到FPGA
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,因为有些功能应用在选择处理器时发展得尚不完善。
32位嵌入式通用处理器(GPP)一般用于中等性能要求的汽车信号处理控制系统。这一档次的处理器一般采用RISC结构,所用指令简单、普通且几乎无并行指令。

DSP、DSP/GPP混合器件以及DSP增强型GPP一般用于车内信息娱乐系统及需要信号处理功能的控制系统。这些处理器带有特殊的功能,包括多积聚硬件、大容量存储带宽,以及采用多运行算法的指令。这些特性综合起来,可大大加速数字信号处理算法,比同样时钟速率的GPP要快得多。

FPGA似乎不大适合汽车处理应用,因为它们一向以昂贵著称。然而,最近几年FPGA供应商推出了一系列低成本、高效率的器件,使得FPGA也成为汽车系统的可选方案。与传统的固定结构处理器(比如DSP和GPP)不同,FPGA不受预先设定的指令集限制。相反,FPGA可为系统设计者提供极大的设计灵活性,以便开发适于特定应用的处理结构。
更多的处理器,更广的性能范围,这一趋势何时是尽头?也许要等到嵌入式处理器渗透到汽车系统的每一个角落。


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