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程式码实现现代汽车
 

【作者: Ross McOuat】2018年03月23日 星期五

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现今的车辆配备许多电子装置,基本款的车型就已装载数十种电子控制模组,豪华车款的数量甚至更多。这些电子装置支援主控台触控萤幕的操作,以便车辆与车外环境无缝顺畅地通讯。环景摄影机和雷达感应器搭配煞车系统运作,旨在保障用路安全。部分车款甚至可以自行停妥。


要使这些车辆运作,需要使用数亿行的程式码。如此大量的程式码,甚至比客机使用的还多,而且这还只是一个开始。日益提高的连线功能、自主性与电动化程度,意味更多的程式码和更严苛的处理器需求。


汽车制造商必须精通系统整合


图1 : 车辆运作日益提高的连线功能、自主性与电动化程度,意味更多的程式码和更严苛的处理器需求。
图1 : 车辆运作日益提高的连线功能、自主性与电动化程度,意味更多的程式码和更严苛的处理器需求。

车辆功能经常采用专属处理器和独特软体。例如,通常用来控制煞车系统的电子装置与软体,和传动系统的控制元件极为不同。然而,这两种系统的硬体和软体可重复使用的不多,这也为汽车制造商带来了挑战。这意味更缓慢、更高成本的产品开发,以及更长的面市时间。


每个组件的设计与车辆其他系统截然不同,程式设计的效率也因此降低。软体与车上各个连接点经常无法相容,需要更多的程式码来辅助资讯传输。以动态稳定性控制为例,这项操作需要煞车与传动系统之间的即时通讯,以确保车辆施加的制动力和传动力达成最隹的平衡。每个系统各自执行独特的软体,因此可能需要另一层软体,两种系统才能彼此连线并「交谈」。



图2 :  未来的车辆拥有多达6倍的程式码行数,图为每辆车平均使用的程式码行数与不断增加的可扩充性、弹性和重复使用需求对照。
图2 : 未来的车辆拥有多达6倍的程式码行数,图为每辆车平均使用的程式码行数与不断增加的可扩充性、弹性和重复使用需求对照。

为了可靠执行程式码,高效能的运算也不可或缺。例如,在先进驾驶辅助 (ADAS) 与自驾系统中,处理器必须接收感应器 (例如雷达、光学雷达和视觉系统) 所产生的庞大资料。透过这些资料,处理器可以判断障碍物的位置、预测动作、规划车辆行驶路径,甚至沿线控制车辆。处理器会不断即时更新最隹路径,以因应真实环境中用路人多变的行为。处理器需要安全、正确连线到转向系统、煞车系统、仪表板,以及车身周围的感应器,并与这些装置通讯。


提升乘车体验、满足新兴商业模式需求等市场期??,则更进一步加重汽车制造商的压力。类似於智慧型手机,车辆也必须提供可升级和个人化的连网体验,同样的,汽车也应该要有新增功能,还要可以订阅新服务。


这些全都为汽车制造商带来绝隹机会和极端的复杂性,他们不得不精通硬体、软体与安全性的系统整合;也因此面临庞大的压力,必须加紧脚步,向消费者推出最新功能。对於整个车辆应用领域 (甚至是市场区块和地理区域),必须采用标准化的作业方式,以满足对效能日益升高的需求,并控管暴增的开发成本。


重新改造硬体可因应高复杂性

恩智浦体认到必须彻底改造硬体,才能支援未来的车辆软体。


搭载了通用的硬体安全引擎。相较於现今安全效能顶尖的平台,S32提供高达10倍的效能。S32也针对恩智浦所有的车用处理器提供相同的软体开发环境,这表示汽车制造商可以在数百种应用之间 (从座椅倾斜度调整到自动驾驶),使用相同的基本程式码。


多达 90% 的程式码能够重复使用,可让汽车制造商省下宝贵的开发时间,加速推出新车上市的时间。


另一项颠覆产业的技术就是汽车制造商可以利用 S32 的安全无线 (over-the-air;OTA) 更新功能,在车辆售予消费者之後,长期提供新产品和功能。汽车制造商可以在整个车辆使用寿命期间,配合消费者的喜好,提供选购的套装配件,甚至推出新的功能和系统。S32 OTA 可让 S32 处理器所执行的应用程式实现零停机和完整的回复功能。


特殊架构改变汽车开发方式


图3 :  多达 90% 的程式码能够重复使用,可让汽车制造商加速推出新车上市的时间。
图3 : 多达 90% 的程式码能够重复使用,可让汽车制造商加速推出新车上市的时间。

· S32系列产品皆具备可扩充性:从小型的低功率ARM Cortex-M、即时最隹化Cortex-R,到最高效能的Cortex-A效能等级,每个效能等级皆具备ASIL D功能。


· 安全的无线更新能力:透过安全闸道器和共通的应用领域架构,针对所有采用S32 的汽车应用,提供零停机 OTA 功能搭配完整的回复选项。


· 安全性:在 S32 系列所导入各个新系统单晶片 (SoC) 中,皆采用了恩智浦核心安全概念的精华,成为汽车产业标竿的可扩充解决方案。


· 一致的开发环境:S32 SDK 允许各应用领域共用开发资源,避免重复使用多重软体模组、特定应用周边装置和各种微控制器上的加速器,提供量身打造的硬体支援,满足重要应用领域的需求,例如安全闸道器、雷达、视觉、传动、煞车和马达控制。


· 人工智慧:S32 平台支援各种 ADAS 应用专用的 AI 加速器,可加速演算法的运算以支援功能执行,例如在视觉、雷达和感测器融合应用中的物体侦测及分类功能。


现今的新车款配备大量的安全、个人化与连线功能。自动驾驶的发展程度越高,软体的重要性只会日益增加。因此,若要因应现今不断升高的复杂性,共通的硬体与软体平台则是关键所在。


(本文作者Ross McOuat为恩智浦半导体汽车微控制器产品线??总裁)


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