對汽車功能需求持續(xù)增加,主控芯片有何變化

隨著消費者對汽車功能的需求持續(xù)增加，車身應用的安全、低功耗高性能等參數(shù)也有著越來越高的要求，32位處理器將逐步成為主導，為此恩智浦推出了高性能的S32K系列芯片。

據(jù)Strategy Analytics的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2016年，在輕型汽車上安裝的一半以上微控制器均用于車身應用，安裝使用量超過13億個。平均每輛車安裝了將近15個車身MCU，截止2016年，安裝在輕型汽車的MCU總價值就將近18億美元，在汽車的MCU需求中，它的價值占到了30%的比例。

車身控制領(lǐng)域在以下幾種力量的推動下，將從8位、16位的MCU逐步轉(zhuǎn)移到32位的行列中，近年來，車身MCU使用中，32位處理器的比重將逐步加大，如圖1所示。

圖1 汽車MCU需求分布（摘自Strategy Analytics的統(tǒng)計數(shù)據(jù)）

首先是消費者對汽車功能的需求在不斷增加：隨著市場的逐漸成熟，越來越多的汽車將會推出電動座椅、升降擋板、智能LED、導航、數(shù)碼儀表、車載娛樂等新型的功能，這些新型功能的實現(xiàn)，對MCU的性能有著更高的要求，使用32位的處理器將顯著提高經(jīng)濟效益。

其次是車身應用要求也不斷的提高，在汽車中投入的傳感器越來越多，處理器帶寬和處理能力的要求也隨著提高，對處理器的車身控制和網(wǎng)絡網(wǎng)關(guān)處理能力要求不斷提升，如CAN-FD，其專業(yè)度將顯著提高，只有高性能的處理器才能處理和管理漸增的通信速率。

盡管要求功能是要中之要，但是低功耗要求還是至關(guān)重要。尤其汽車作為移動應用，功耗無疑是重要的考慮因素。哪怕單個的應用功耗一般，但是整個系統(tǒng)加起來的總功耗還是很高的。對于汽車安保和門禁這類系統(tǒng)，這些器件必須應對一個頻繁的喚醒、快速啟動、高性能任務執(zhí)行和快速關(guān)閉周期等，需要它們具有較低的靜態(tài)模式漏電，并且提供多種低功耗運行模式，防止長時間停車的情況。

作為第二大汽車為控制器的供應商，恩智浦在汽車的發(fā)展中扮演著重要角色，恩智浦的15年汽車產(chǎn)品持續(xù)供應承諾為它們提供了有力的保證。恩智浦推出的新型S32K系列將進一步擴展該產(chǎn)品組合，它是幾個ARM的MCU/MPU系列中的第一個系列，帶來了全新的硬件設計，并且為客戶提供了汽車級的軟件和工具。

目前，15家全球頂級的汽車制造商已經(jīng)有10家在下一代的汽車中使用S32K，因此S32KMCU系列必將成為車身ECU發(fā)展的方向。隨著S32K系列開始分銷，在市場上的采用率也會進一步提高，包括汽車二級和三級的供應商。該系列的產(chǎn)品推出后，將被更廣泛的客戶群體采用。

恩智浦S32K系列的器件特別適合例如車窗、天窗、后擋板、空調(diào)控制、電池管理及后期尾氣排放等，該系列將一套汽車級的工具和軟件與ARM Cortex的可擴展組合在一起，這些MCU能滿足未來硬件的功能需求，將顯著提高硬件和軟件的重復使用率，縮短開發(fā)時間，提高上市的效率。

該系列的第一個成員S32K144目前已經(jīng)通過分銷渠道向普通市場銷售，采用Cortex-M4F的內(nèi)核，支持浮點數(shù)運算單元和DSP指令，提供512KB的閃存，具有下一代連接線、安全性和低功耗特性。如圖2所示為S32K144的構(gòu)成。

圖2 S32K144框架結(jié)構(gòu)

◆ 高性能：ARM CortexMF4最高達到112MHZ（集成FPU）。

◆ 軟件構(gòu)架友好：具有獨立的CPU和外設時鐘-48MHZ1%IRC；LP中不需要PLL初始化，寄存器在所有模式下均可保持；ADC可用編程器觸發(fā)，無軟件延遲計數(shù)器或額外中斷。

◆ 功能安全：ASIL B或以上提供ISO026262支持，具有存儲器保護單元；Flash/數(shù)據(jù)flash和RAM上具有ECC，看門狗具有獨立的內(nèi)部OSC；ADC和ACMP之間具有多樣性；SPI/SCI和FlexIO之間具有多樣性；具有內(nèi)核自檢庫；具有可拓展的LVD保護，CRC數(shù)據(jù)加密保護，支持CANFD。

◆ 低功耗：低泄露技術(shù)，多種VLP模式和IRC組合，模擬閾值喚醒。

其他五個系列的成員具有可擴展性、可選閃存、部分采用ARM Cotex-M0+內(nèi)核。該系列所有成員都采用ISO CAN FD技術(shù)，編程模式下的速率最高可達8MB/s，還采用符合SHE規(guī)范的硬件安全模塊來實現(xiàn)ECU之間的通信，在最高溫度125℃的環(huán)境溫度下，這些器件的工作電壓為3V到5V，恩智浦免費的S32 Design Studio IDE和全面軟件開發(fā)包（SDK），可以讓客戶快速響應快速變化的市場要求，加快研發(fā)速度，加快產(chǎn)品上市的效率，該軟件支持如圖3所示。

圖3 軟件支持