汽车的西部

汽车被认为是一位伟大的EDA和IP的新市场。电子复杂性增长迅速,产品更新周期减少,新标准意味着许多旧方式的开发不再是可能的。这样的变化带来了机遇,以及一定程度上的混乱。

随着离散系统数量的增加,成本。电子内容预计50%的汽车的成本。这是带来整合和集中,进而导致一些建筑的变化在车厢里。的一些更高级的功能开发需要更大的通讯、传感器的数量和复杂性的增加,需要融合,和更大的处理能力比目前在系统中找到。

快速增加的客户级内容进入汽车,和集成领域发生,以前是离散函数,这个市场看起来更像尖端半导体的发展,而不是一些更传统的控制功能在一辆汽车。当一辆车可能比手机更大的电池,电力是一个很大的面前人们的思想因为权力转化为排放。

重新思考架构
人问的第一个问题是为什么汽车需要一个新的架构?“当汽车50或更多的处理器,或者芯片,人们开始测量电缆的数量,“说,首席技术官超音速。“这是在一英里或更多的顺序,这是昂贵的。这发起努力共享一个线束在许多功能。所以我们开始看到车内网络。CAN总线是被广泛部署的一个例子。一旦你有网络你可以开始思考最好的地方做处理。”

还有一个复杂的权力之间的连接和布线所解释的罗伯特•Schweiger导演汽车在技术解决方案节奏。“如果你可以减少权力,你可以减少线束的直径,”他说。“这是沉重的,所以会有一个减肥。如果汽车变浅,燃料消耗下降。这有一个连锁效应,你可能需要一个更小的电池。这反过来又重,所以进一步降低其大小减肥。一个较小的电池需要一个小型发电机。有螺旋依赖相关的储蓄力量。”

减少权力的一种方法是集成。“大量的芯片I / O,消耗的“Aveek Sarkar说,副总统的产品工程和支持Ansys-Apache。“如果你有多个芯片,每个有I / O电路。结合时,很多这是消除。”

Sarkar提供了一个例子。“考虑动力转向。有几个传感器,如扭矩传感器,转向传感器和速度传感器。这些输入经过一些调节,多路复用技术,这是美联储的控制器,然后决定做什么。传输控制有几层的传感器。有几层复杂的微控制器,控制各种功能。”

将你,汽车内嵌段营销主任吗手臂使用一个图博世解释架构上发生了什么。“我们目前在集成和集中阶段,尤其是对身体的控制。“你提供身体控制功能的例子,如门节点、镜子、气候控制,和锁定功能。“其中许多被集中到区控制功能。他们有一个大的控制器的处理。你还有一扇门节点,它仍然有一个控制器,但所需的电子产品很可预测的。你有de-contented尽可能集中。”

当前分散的架构实现每个模块一个函数。“新架构整合ECU函数和添加更多的传感器,”罗恩DiGiuseppe说高级战略营销经理Synopsys对此。“ECU设计师响应采用传感器融合集成传感器数据更有效率。通过结合功能集成域控制器和传感器数据增加,soc正变得越来越复杂,消耗更多的电力。例子包括备份所需的多个图像传感器相机包括围绕传感器数据视图。通过预先集成传感器和actuator-specific知识产权块在一起,复杂性降低,减少了对权力的影响。”

手臂的你指出其他一些优势与此相关的架构变化。从加工的角度来看“它提供了更多的灵活性。你不要浪费,你不必担心软件每个节点的增长。较小的节点定义变得非常简单。更集中的盒子有更多的增长潜力在内存中,处理要求等。”

从图中明显的另一个催化剂的变化也在酝酿之中。”汽车系统包括一个广泛的应用范围从传统的控制如动力系统、底盘和身体使用者应用程序信息娱乐和新兴的高级驾驶员辅助系统(ADAS),“说马克•Serughetti主任群Synopsys对此业务开发的系统级解决方案。同事DiGiuseppe补充说,“ADAS系统更为复杂,由于新的应用安全应用,如速度信号检测、驾驶员困倦和凝视检测。ADAS应用处理器需要更高的性能大于GHz处理器+操作”

“ADAS车道偏离等特性仍一个盒子,一个函数,”指出你。”这是因为他们是新的,犹豫将是新的东西。在更为成熟的领域他们可以省钱,这使空间更昂贵的新电子产品。”

Serughetti也看到其他权衡在探索这些新领域。“权力/性能需求ADAS等新兴领域的需要之间的平衡安全、性能和权力。”他指出,电力/性能分析对这些日益复杂的多核soc执行大量的软件需要在建筑设计阶段开始。“传统的静态功耗计算不再能反映适当的多核的行为。”

每个域都有自己的特定问题,很多汽车的情况。“性能不是一样基于吞吐量和延迟,”说,首席技术官碳设计系统。“设计技术,牺牲延迟实现吞吐量没有多少应用程序。一个运转良好的系统配置,在移动应用程序,并把它变成一个汽车控制空间会导致大量的耗散功率和周期。”

汽车出现的不同部位对不同供应商的吸引力。有一个模块,它变得非常性感的胳膊,这是网关模块。“这是一个框,包含可以协议,以太网,LIN总线”,你解释说。“这将整个车辆连接在一起。网关就像人体的心跳和肝脏功能。心脏蔓延在整个汽车的所有数据和肝脏的过滤函数,提供了一些安全特性。它提供了防火墙之间的信息娱乐系统。它还使升级车。”

约束
汽车电子产品是一个敌对的环境。有极端温度范围和大量的电磁噪声。与此同时,我们预期的车,它不存在,例如,桌面或智能手机世界。“引导信息娱乐的时间(和汽车内的其他功能)需要快,“Schweiger说。“这是因为显示也用于停车场助理。你想要这个活跃的很快。”

但想想会发生什么当你公园在阳光下一辆车。“你进去,打开引擎,选择倒档,“Sarkar说。“你期望的雷达操作,但由于高温芯片减速和雷达还没有做好。因为温度的延迟增加。但是你期望的雷达工作,可能甚至不检查通过在你身后。这可能导致事故。人们在这些系统需要担心这些场景。”

拥有相当于死亡的蓝色屏幕也会被认为是有害的,尽管一些人接受这篇文章采访了描述情况下他们不得不靠边,然后重新引导汽车电子产品的一部分。

一些最大的差异是需要相关系统的寿命。手机被扔掉几年后,而汽车在路上停留15年或以上。Sarkar说:““有长期可靠性要求。“通常这些不能证明在最新的技术,”这意味着新技术常常找不到进入汽车。

还有其他控制器的组成的差异。“汽车使用嵌入式非易失性内存(NVM),”你说,“这样做是为了权力和安全。很难读嵌入flash芯片相比。集成的动态随机存取记忆体不友好的汽车。”

但也许最大的区别是安全,这胜过能力的担忧。“他们不想动大脑决定何时部署安全气囊或处理防抱死制动,“Wingard说。“你不想此举非常远离传感器。额外的成本超过了安全方面的每一个相当封闭的系统。”

网络
与更多的数据移动车,现有的网络压力。Schweiger预测25年来最大的变化,要求“汽车的引入以太网网络。这将彻底改变架构。子系统相互通信。他们都变得相互依赖的。”

许多新传感器创建大量的数据。考虑一些ADAS所需的功能。雷达一直在车里一段时间,现在他们正在引入相机。“雷达告诉你对象在哪里,有多远,它是如何快速移动的,“Schweiger说。“相机将告诉你它是什么。可以,FlexRay和其他所有这些没有必要的网络带宽。通过引入以太网,你能够有视频流,但在决赛中有一个更高性能的网络标准化阶段,千兆以太网。这将意味着你不必做压缩的数据流和压缩可能会删除一些重要的信息,可能是重要的决策。”

我们可以期望看到以太网的车吗?“投资可以和FlexRay不会消失,“Wingard警告说。“那些面料具有实时功能与以太网不容易复制和至关重要的功能和安全的系统。认为千兆以太网将取代这是愚蠢的。随着以太网,单包水平被认为是不可靠的。这并不意味着千兆以太网将在汽车不存在,尤其是在系统信息娱乐等不安全性至关重要。便宜,将减少布线取代很多东西,在车上一对双绞线”。

更新固件
还有一个变化来车有可怕的一面。“ADAS系统算法,”你说,“传感器不改变,但是该算法将不断改善。他们需要能够执行这些功能无线升级。”

你解释了很平常,比如气囊部署优化。“今天,他们不考虑座椅位置和使用作为数据到安全气囊的算法。如果你有一个室内相机和注意,有人身体前倾,或者一个很小的人,或有一个汽车座椅安装,然后你可以部署一个双阶段的安全气囊提供部分保护的一部分,但不是火两个阶段。这是依赖于来自多个数据源的数据。有很多乘客语境意识,可以补充道。”

我们只能希望汽车更新更好的那些安全是改善之前的电话,这成为现实。

功率降低
对低功耗的需要汽车不同于移动世界。“手机,电话是活跃的几分钟然后不活跃的时间较长,“Anand艾耶说,产品营销主管Calypto。“在一辆车,时间是几分钟至几小时。这会影响预算的权力。动态能力变得越来越重要。形式因素也不是限制。”

“动态能力是关键,”同意Sarkar。“虽然泄漏是很重要的,动态的不仅仅是一个消费的问题,但也是一个可靠性问题,因为更多的转换创建EMI。他们还希望减少电流的芯片,因为增加了电迁移(EM)和其他问题。”

Sarkar解释说,较小的几何图形和较小的电线,有较高的倾向失败如果当前密度更高。比经验更有不利条件下移动,必须控制更多的东西。“新节点倾向于有更高的开关电流- di / dt。图书馆是快,设备运行在更高的速度。更高的di / dt创造了更多的EMI。较慢的速度减少这些影响。更高的频率也会产生更多的热量,加上高环境温度下恶化EM和其他可靠性问题。”

在一天结束的时候,有其他原因功率最小化。“权力的问题来自燃料储蓄和排放由政府“Schweiger说。“为了减少排放,需要减少燃料消耗,并减少这你必须节约电能。功耗的电子是间接导致排放。”

标准
你不能谈论汽车之前谈话转向标准。”ISO 26262是几年前批准,定义了一组完整的水平,“Wingard解释道。各级“你需要能够描述不同级别的韧性和故障隔离。问题归结为最可能的故障会出现的地方,包含它们的最好方法。”

在谈到ISO 26262,似乎比对齐创造更多的差异。“ISO 26262影响软件主要Sarkar说。”一个软件缺陷可能是更有害的硬件错误。那么我们如何帮助他们设计软件,以满足这些需求?从芯片的观点是需要额外的逻辑?可能,但从能耗的角度来看它可能不是至关重要的。”

当涉及到硬件,ISO 26262似乎更专注于reliability-induced失败。如果flash成为腐败或一个线烧掉了,你需要有一种方法来检查这种类型的错误。方法仍在不断进步。Wingards说你可以“构建冗余副本,分别列出,没有同样的错误的可能性同时出现在两个地方,然后用简单的电路比较。”

这是一个战略也被采用的手臂。”两个处理器运行在同步允许我们很轻易满足的要求安全关键功能,”你说。“有一个成本衍生物两个cpu,但这是很好理解的。自测完成芯片级和经常使用软件来做到这一点。”

但这并不是对所有系统内的汽车。“安全至上的系统是接受你有冗余,“Schweiger说。”通常是同步的方式,他们都是互相检查。直到现在,他们还使用功能验证和验证他们的安全机制。今天他们有更多自动化的故障仿真方面进行安全验证。oem要求所有组件26262兼容。你必须验证您的系统将如何应对各种潜在故障软件或硬件方面。”

这是很多讨论的主题。“我们需要看看可能的失效模式,找出哪些是可能的价值构建硬件检测或防止“Wingard说。“一些可以在软件处理,如果他们发生。它是一个系统问题,而不仅仅是一个软件问题。”

Wingard还指出,数据和控制路径是非常不同的。他相信人们发现复制硬件有吸引力的,因为他们没有弄清楚如何控制逻辑错误检查。“这是很困难的。你必须找出一种方法来建模功能和产生的另一个视图的输出是什么。错误检查和纠正在数值datapath公司是相当简单的。”

它也暗示在EDA工具。“ISO 26262规定限制如何优化可以做到,”解释Calypto艾耶。添加了“冗余可能提供容错。在一个设计,我们位于冗余重置失败,通常会消除他们从设计,或者确定他们的设计师。在这种情况下,欧洲标准禁止删除此冗余由于安全措施实施的标准。”

有几个标准的欧洲国家。这些通常应用除了ISO 26262。他们中的许多人类似于ISO 9000添加指导方针。例如,意大利AVSQ集中检查制造过程的稳定性,并开发产品从设计到完成阶段,而德国VDA 6.1需要超过ISO 9001的事情,将元素从其他标准,并试图将它们集成到一个有凝聚力的特定于德国的汽车工业质量体系。

结论
而信息娱乐系统的大部分注意力在谈到电子产品和汽车,其余的系统正经历着大量的变化和正变得越来越复杂。经过许多年的进化之前,手机变成了一个智能手机,和汽车电子产品我们几乎还没有开始门离开。毫无疑问每个人都想尝试开辟一块自己的行动。