多核嵌入式處理技術推動汽車技術發(fā)展(圖)
過去的40年里,半導體行業(yè)在集成方面取得了突飛猛進的發(fā)展。去年正好是摩爾定律公布40周年。在大部分情況下,摩爾定律也適用于試圖通過技術在短期內(nèi)實現(xiàn)迅速擴張的其他一些領域。2005年SIA年度報告中舉出的一個例子可以很好地說明半導體行業(yè)的模式對日常生活的影響：“1978年,紐約到巴黎的商務航班需要7小時,機票價格為900美元。如果將摩爾定律用于航空業(yè),現(xiàn)在機票的費用就只需要大約1便士,飛行時間不超過1s�！憋@然,航空業(yè)是不愿意采用摩爾定律的,但許多其他行業(yè)卻試圖適用這一定律。
汽車行業(yè)已從嵌入式處理技術的發(fā)展中大受裨益,有些車輛現(xiàn)在最多使用60個處理器。對汽車新功能的需求在不斷增加,這反過來又進一步推動了對更高的系統(tǒng)性能和可靠性的需求。引擎技術的發(fā)展和最終的“環(huán)保車輛”需要新的方法來解決當前面臨的大量技術難題。在利用更大功率的半導體、新型內(nèi)存技術、更強的嵌入式處理器性能及定時控制功能解決大量電氣技術難題方面,半導體將發(fā)揮越來越重要的作用。
新型半導體技術將為解決汽車電子行業(yè)現(xiàn)有的技術難題創(chuàng)造新的機會。汽車行業(yè)現(xiàn)在使用的32位微控制器包含3000多萬個晶體管,而且未來幾年內(nèi)可能會迅速增加到6000多萬個。隨著未來幾年內(nèi)系統(tǒng)集成度的不斷提高,要想在日益復雜的系統(tǒng)中充分利用半導體的全部功能,就需要開發(fā)新技術。半導體技術的進步現(xiàn)已實現(xiàn)了10年前人們無法想象的新功能,一種新型的實時多核調試、校準和環(huán)路硬件接口正在滿足高級引擎動力總成系統(tǒng)的特殊要求。
過去30年中,有人曾試圖使用停缸技術（Cylinder deactivation）。隨著燃油價格的上升和功能強大的嵌入式處理器的出現(xiàn),汽車生產(chǎn)商和最終用戶都開始用新的眼光看待停缸技術。嵌入式處理器被用來控制引擎定時,以在扭矩和動力總成系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟性之間達成平衡。
從輕型車輛到重型卡車,各種動力總成應用都將采用清潔環(huán)保的引擎。部分地區(qū)的ZF法規(guī)將使引擎變得更加清潔環(huán)保。使用燃料直接噴入汽缸和微粒物捕集裝置來清除排氣裝置的方法將需要對噴油嘴和傳感器（檢測微粒物捕集裝置的狀態(tài)）進行極為先進的定時控制。
>圖1 引擎控制系統(tǒng)框圖要解決這些難題,需要新的方法來使工程設計小組采用上市時間更短、成本更低、可靠性更高且數(shù)量日益增加的新特性。在汽車市場,用于引擎管理的嵌入式控制有著一套非常復雜的機電系統(tǒng)要求�？蛻羝谕蚙F法規(guī)的變化正在推動引擎管理的不斷變化。引擎技術向稀燃引擎、無凸輪引擎和電子混合車輛的發(fā)展將對未來車輛的動力總成系統(tǒng)電子組件產(chǎn)生直接影響,無極變速將在未來的動力總成系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用,而新的微控制器技術和半導體解決方案將成為將新技術變?yōu)楝F(xiàn)實的主要動力。
圖1顯示了引擎管理的復雜性。該方框圖顯示了有多路輸入和多路輸出設備的常見引擎控制系統(tǒng),這些輸入會根據(jù)對系統(tǒng)的影響生成不同級別的中斷和異常,輸出設備可以是脈寬調制（PWM）、通用輸入/輸出或定時輸入/輸出。
在調試和校準機電系統(tǒng)時,實時調試非常關鍵,因為機電系統(tǒng)通常不允許修改或中斷嵌入式處理器的性能以便開發(fā)工具進行查詢�，F(xiàn)在的系統(tǒng)工程師可以利用更先進的開發(fā)工具的優(yōu)勢,這些改進在幾年前甚至是不可想象的。
為了解決如何在多個處理器核心類型之間實時進行數(shù)據(jù)和指令跟蹤的問題,業(yè)內(nèi)成立了IEEE-ISTO Nexus 5001 Consortium或Nexus Forum。Nexus Forum最早于1999年發(fā)布技術規(guī)范,并在2003年進行了更新。
