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Atmel新型车载MCU揭秘SoC即将到来的征程

 2015-10-14

这一类微控制器主要针对的是像汽车信息娱乐系统以及ADAS(高级辅助驾驶系统)这类极为复杂的联网汽车应用程序,这就意味着,朝着更大型和功能更为强大的芯片的发展过程将是不可避免的。

汽车工业正在进入一个新时代,而这个时代的标志就是诸如汽车信息娱乐系统、联网汽车以及半自主式汽车这样的大型科研成果的诞生。对于这一新时代的到来,恐怕没有什么人会比MCU 领域的从业人员更加感到兴奋无比了,因为在过去的20年里 MCU一直是车载电子器件中的一个重要组成部分。但是,为了应对联网汽车大环境下的新需求,原本默默无闻的微控制器同样需要让自己进行一次彻底的改头换面。

此外,SAM DA1 微控制器产品可提供最高 64KB 闪存、8KB SRAM、2KB读写并行闪存。SAM DA1 系列其他的优点包括45DMIPS 的高速度、最高可提供6个串行通信接口(SERCOM)、USB 和I2S 端口等。SERCOM 可经过配置后作为 I2S、SPI 或 USART使用,从而给设计人员带来了极大的灵活性,让他们可以将串行端口混合使用,并且在 PCB 的设计中享有更大的自由度。

Atmel公司基于 Cortex-M0+架构的 SMART SAM DA1 微控制器

Atmel公司基于 Cortex-M0+架构的 SMART SAM DA1 微控制器

汽车级 MCU的最大工作频率为48 MHz,性能可达 2.14 Coremark/MHz,所以可满足 AEC Q-100 Grade 2的要求(零下40摄氏度到零上105摄氏度)。据 Atmel 公司汽车应用副总裁 Matthias Kaestner 宣称,他的公司将SAM DA1 芯片的应用目标定位在车内联网、汽车信息娱乐系统互联、车身电子器件等领域。
2015年嵌入式系统展览会上展示出的车用触摸控制屏
2015年嵌入式系统展览会上展示出的车用触摸控制屏

SAM DA1设备的基础是功能强大的 ARM 内核,这就向我们清楚地表明了未来的一个趋势,即同样的 MCU将会具备更高的性能、能够完成更多的任务。Cortex-M0+处理器的设计采用了二级流水线操作方式,在提高性能的同时还可以保持最大频率。此外,处理器支持新的输入/输出接口,允许单周期读取和更快速的输入/输出端口操作。

这并不让人感到惊奇,因为随着像高级辅助驾驶系统(ADAS)这样的联网汽车特性势头越来越猛,车上搭载的电子控制单元(ECU)的数量也在不断增加。但是,ECU的数量越多,他们之间的通信就会越频繁,所以汽车行业的原始设备制造商(OEM)希望能够在减少 ECU 数量的同时,从 MCU中获取更大的价值。

还有一点,汽车设备厂商为了避免较大的汽车网络所带来的复杂性,也希望能够将 ECU的数量降低。这一迫切需求所带来的结果,就是更多的性能和功能都被整合进了 MCU 当中。每个 ECU 都至少有一个微控制器。

Atmel 公司与 MCU的进化


Atmel 公司的 SAM DA1 产品是另外一个很好的实例,证明 MCU 和 SoC平台之间的界限正变得越来越模糊。这一类微控制器主要针对的是像汽车信息娱乐系统以及ADAS(高级辅助驾驶系统)这类极为复杂的联网汽车应用程序,这就意味着,朝向更大型和功能更为强大的芯片的开发过程将是不可避免的过。

Atmel 是一家 MCU生产商,其产品线在其始于本世纪头十年的转型过程中起到了关键的作用。但是,与此同时,这家总部位于加利福尼亚州圣何塞市的芯片制造商似乎对于系统级别解决方案的重要性也有着充分的认识。虽然Atmel 公司依然给其SAM DA1 芯片家族冠以 MCU 之名,但是,产品对于更多外设、更大存储容量以及智能CPU 特性的支持已经能够清楚地表明,在过去的10年当中 MCU 已经发生了多大的变化。
Cortex-M0+ 中的内存保护单元
Cortex-M0+ 中的内存保护单元

Atmel公司在汽车市场是一股重要力量,其 MCU和触控器一直是前十位汽车设备厂商产品的重要组成成分。有意思的是,除了其 MCU的出身之外,Atmel 公司进入汽车电子器件市场的历史也很长。实际上,Atmel公司是进入汽车市场的首批芯片制造商当中的一个。

Atmel公司还在1998年以大约1.1亿美元的价格收购了泰米克-德律风根(TemicTelefunken)微电子股份有限公司的集成电路部门。德律风根公司是汽车电子产品市场的先驱,早期曾成功地研制出了电子点火芯片,并从1980年开始在德国大众汽车上采用。

SAM DA1产品系列的推出对于身处 MCU 和汽车电子产品市场黎明时刻的 Atmel 公司来说,既是一次千载难逢的机遇,也是一个棘手的挑战。IHS高级分析师 Tom Hackenberg 将这种现象称为“轮子上的 SoC。”

Hackenberg认为,汽车行业在2013年所消费的 MCU 已经占 MCU 总发货量的大约三分之一。但是,随之而来的将是 SoC的出现,即所有联网汽车背后的大脑,而且 SoC 的出现必然会对汽车质量 AEC-Q100标准和汽车功能安全性ISO26262认证的理解提出更加高的要求。
Atmel公司在2015年嵌入式系统展览会上展示的 AvantCar 触控屏
Atmel公司在2015年嵌入式系统展览会上展示的 AvantCar 触控屏

将触控功能整合进 SAM DA1芯片中对于汽车原始设备制造商来说可能是一个极为重要的价值主张,因为这些原始设备制造商正在昼夜不停地为其最新型号的产品研发炫酷诱人的汽车信息娱乐平台。在符合AEC Q 100 Grade 2 的条件已经成为 SAM DA1 产品的一个重要组成部分之后,Atmel公司下一步要做的事情也许应该是考虑增强在功能安全方面获得 ISO 26262 认证的问题了,因为对于 ADAS和其他的联网汽车特性来说,这一要求是至关重要的。