無論喜歡還是厭惡，汽車行業(yè)正在不可阻擋地靠近自動(dòng)駕駛汽車，原因不是讓駕駛者的生活更簡單，而是試圖消除道路上的碰撞。隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，自治道路上的速度顛簸不太可能是技術(shù)性的，更有可能是訴訟。然而，整個(gè)行業(yè)致力于實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸?shù)男聲r(shí)代。

為了應(yīng)對(duì)現(xiàn)在由各種日益復(fù)雜的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）出現(xiàn)但不斷增長的需求。汽車制造商現(xiàn)在可以和/或正在開發(fā)同樣復(fù)雜的集成解決方案。這些設(shè)備對(duì)于支持這一步驟變化至關(guān)重要，特別是在提供真正自動(dòng)駕駛汽車所需的安全性，安全性和支持的組合方面。其中許多元素現(xiàn)在都集成在一個(gè)設(shè)備中，部分是為了滿足商業(yè)要求，部分是為了符合國際公認(rèn)的安全標(biāo)準(zhǔn)。

能力滿足意志

通向完全自治的道路很長，蜿蜒，滿載在路上的無符號(hào)叉子;到達(dá)那里需要一段時(shí)間。然而，這并不意味著它不會(huì)發(fā)生，事實(shí)上它幾乎是確定的，因?yàn)樗澈蟮膭?dòng)力等于對(duì)它的好處的預(yù)期。自動(dòng)駕駛汽車“可以”將道路交通事故減少到零，并且在控制車輛的能力已經(jīng)離開駕駛員之后很長時(shí)間內(nèi)讓人口老化持續(xù)獨(dú)立。許多（如果不是全部）保險(xiǎn)公司已經(jīng)開始對(duì)這將如何影響保險(xiǎn)業(yè)進(jìn)行廣泛的研究。目前，駕駛員在控制汽車時(shí)被認(rèn)為是負(fù)責(zé)他們是否正在使用ADAS功能（例如自適應(yīng)巡航控制或自動(dòng)緊急制動(dòng)）。如果保險(xiǎn)公司想證明其他情況，他們必須向汽車制造商提出索賠。然而，一旦完全自治到來，在某些情況下，駕駛員在駕駛時(shí)（例如，使用電話或?yàn)g覽互聯(lián)網(wǎng)）可能會(huì)被合法地分散注意力。這引起了保險(xiǎn)業(yè)的許多問題。

這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在這里，但它必須經(jīng)過測(cè)試和重新測(cè)試，然后才能應(yīng)用于日常駕駛員。當(dāng)然，測(cè)試正在進(jìn)行中，這隱含地意味著技術(shù)可用，并且有趣的是，它在很大程度上是生產(chǎn)就緒的。確保完全安全的標(biāo)準(zhǔn)可能無法獲得，但是那些 - 像ISO 26262 ASIL-D - 以及過去和現(xiàn)在的研究項(xiàng)目 - 如EVITA（電子安全車輛入侵保護(hù)應(yīng)用）已經(jīng)幫助塑造了半導(dǎo)體制造商在開發(fā)集成解決方案時(shí)所采取的方向。

這些功能中的一些是特定于安全的，而不是汽車專用的，這使得集成設(shè)備制造商（IDM）實(shí)現(xiàn)它們?cè)谏虡I(yè)上更具可行性。因此，許多功能現(xiàn)在在許多與安全和/或安全相關(guān)的應(yīng)用程序中很常見。

鎖步執(zhí)行

軟件在當(dāng)今的大多數(shù)應(yīng)用程序中起著主要作用，但是在安全關(guān)鍵的情況下，控制機(jī)械系統(tǒng)的代碼的可靠執(zhí)行變得更加重要。出于這個(gè)原因，大多數(shù)用于安全關(guān)鍵應(yīng)用的設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了鎖定操作的雙處理器;代碼同時(shí)在兩個(gè)處理器上執(zhí)行，但通常一個(gè)或兩個(gè)指令異相。這可以保護(hù)系統(tǒng)免受主處理器上的單個(gè)故障導(dǎo)致系統(tǒng)范圍的故障。這是ARM Cortex-R系列處理器支持的功能，德州儀器（TI）的汽車級(jí)TMS570LS1227就是一個(gè)例子，它具有同步運(yùn)行的雙Cortex-R4F內(nèi)核。功能框圖如圖1所示。

圖1：TMS570LS1227的功能框圖，采用德州儀器（TI）的鎖步ARM Cortex-R4F內(nèi)核。

以鎖步方式運(yùn)行的處理器通常執(zhí)行來自相同受保護(hù)ECC（糾錯(cuò)碼）內(nèi)存的代碼。 TMS570LS1227具有1.25 MB閃存和192 KB RAM，具有單比特糾錯(cuò)和雙比特錯(cuò)誤檢測(cè)功能。 CPU和內(nèi)存BIST（內(nèi)置自測(cè)）邏輯也集成在一起。 Cortex核心的R術(shù)語表示“實(shí)時(shí)”，這對(duì)于安全關(guān)鍵應(yīng)用（如ADAS）至關(guān)重要。 TI器件以此為基礎(chǔ)，集成了面向基于實(shí)時(shí)控制的應(yīng)用的外設(shè)，其中包括兩個(gè)下一代高端定時(shí)器（N2HET）定時(shí)協(xié)處理器。 N2HET是一個(gè)軟件控制的定時(shí)器，使用帶有專用定時(shí)器微機(jī)械和I/O端口的RISC架構(gòu)實(shí)現(xiàn)。它可用于PWM輸出，捕獲或比較，或用作GPIO。 TI表示，它特別適用于需要多個(gè)傳感器信息的應(yīng)用以及需要驅(qū)動(dòng)具有復(fù)雜和精確時(shí)間脈沖的執(zhí)行器的應(yīng)用。具有內(nèi)置存儲(chǔ)器保護(hù)單元（MPU）的高端定時(shí)器傳輸（HTU）可以執(zhí)行DMA類型的事務(wù)，以將N2HET數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鞔鎯?chǔ)器或從主存儲(chǔ)器傳輸N2HET數(shù)據(jù)。

ADAS要求

雙核設(shè)備的使用可以追溯到Cortex-R系列之前，當(dāng)然也是汽車應(yīng)用中最廣泛部署的內(nèi)核之一（以及和其他人一樣）是權(quán)力核心。現(xiàn)在，對(duì)于新設(shè)計(jì)的廣泛采用，它仍然受到許多針對(duì)汽車應(yīng)用的制造商的支持（其中大多數(shù)也提供基于ARM的解決方案）。

一個(gè)例子是STMicroelectronics的SPC56XL60/54，它也支持鎖步執(zhí)行，但它進(jìn)一步復(fù)制硬件功能以創(chuàng)建它所謂的“復(fù)制領(lǐng)域”（SoR）并包括關(guān)鍵組件，包括e200z4d內(nèi)核，eDMA和縱橫開關(guān)（圖2）。結(jié)合多種BIST和MPU功能，電源管理，循環(huán)冗余校驗(yàn)和復(fù)制安全增強(qiáng)型看門狗功能使SPC56XL60/54能夠滿足SIL3/ASIL-D標(biāo)準(zhǔn)。

圖2：STMicroelectronics的SPC56XL60/54的框圖，其中包含關(guān)鍵組件的復(fù)制范圍，包括CPU內(nèi)核，eDMA和交叉開關(guān)。

這兩個(gè)內(nèi)核都支持定點(diǎn)和浮點(diǎn)執(zhí)行，完全支持Power Architecture指令集和可變長度編碼（VLE），允許它混合32位和16位指令以優(yōu)化代碼密度。 XBAR多端口交叉開關(guān)支持四個(gè)主端口和三個(gè)從端口之間的同時(shí)連接，支持32位地址總線和64位數(shù)據(jù)總線。

目前使用最迅速采用的ADAS功能之一就是所謂的Birds'Eye View停車輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用多個(gè)攝像頭創(chuàng)建虛擬實(shí)時(shí)視頻流，了解鳥類可能看到的內(nèi)容在車上。這樣的系統(tǒng)使用多達(dá)五個(gè)廣角鏡頭，其流必須被校正和組合以創(chuàng)建虛擬視點(diǎn)。對(duì)這種系統(tǒng)中的處理元件的要求可能不像某些更自主的應(yīng)用那樣具有安全關(guān)鍵性，但對(duì)運(yùn)行中的安全性的要求也不低。此類應(yīng)用中使用的器件示例是飛思卡爾的MPC5604E，它與專為汽車底盤和安全應(yīng)用而設(shè)計(jì)的MPC5604P系列相關(guān)。因此，MPC5604E共享大部分核心平臺(tái)和基礎(chǔ)架構(gòu)，但具有不同的功能IP塊，以允許它以網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)為目標(biāo)。這種ADAS中的網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)用于通過以太網(wǎng)快速移動(dòng)來自不同源的數(shù)據(jù)。如圖3所示，該體系結(jié)構(gòu)專為此類應(yīng)用程序而設(shè)計(jì)。

圖3：飛思卡爾的MPC5604E針對(duì)特定的ADAS解決方案。

結(jié)論

雖然汽車在過去100年左右的時(shí)間里經(jīng)過精煉以提高效率，安全性和舒適性 - 無論是內(nèi)部還是外部 - 它從未在規(guī)模上面臨變化自治會(huì)帶來。從簡單的輔助到完全無人駕駛，現(xiàn)在可用的系統(tǒng)和正在開發(fā)的系統(tǒng)將為行業(yè)和消費(fèi)者帶來巨大的飛躍。

零事故，減少擁堵和幾乎無限的移動(dòng)能力的前景意味著在未來，我們都可能渴望自動(dòng)駕駛汽車。由于各種原因，它現(xiàn)在并將繼續(xù)受到來自整個(gè)社會(huì)的抵制，但這似乎不太可能停止和扭轉(zhuǎn)這個(gè)特定的可移動(dòng)物體的行進(jìn)方向。技術(shù)就在這里，今天。正在進(jìn)行試驗(yàn)，世界上一些地區(qū)已經(jīng)將自動(dòng)駕駛汽車推向法律，所有這些都融合在一起，為整個(gè)行業(yè)創(chuàng)造了巨大的機(jī)會(huì)。