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Atmel新型車載MCU揭秘SoC即將到來的征程

 2015-10-14

這一類微控制器主要針對的是像汽車資訊娛樂系統以及ADAS(高級輔助駕駛系統)這類極為複雜的聯網汽車應用程式,這就意味著,朝著更大型和功能更為強大的晶片的發展過程將是不可避免的。

汽車工業正在進入一個新時代,而這個時代的標誌就是諸如汽車資訊娛樂系統、聯網汽車以及半自主式汽車這樣的大型科研成果的誕生。對於這一新時代的到來,恐怕沒有什麼人會比MCU 領域的從業人員更加感到興奮無比了,因為在過去的20年裡 MCU一直是車載電子器件中的一個重要組成部分。但是,為了應對聯網汽車大環境下的新需求,原本默默無聞的微控制器同樣需要讓自己進行一次徹底的改頭換面。

此外,SAM DA1 微控制器產品可提供最高 64KB 快閃記憶體、8KB SRAM、2KB讀寫並行快閃記憶體。SAM DA1 系列其他的優點包括45DMIPS 的高速度、最高可提供6個串列通信介面(SERCOM)、USB 和I2S 埠等。SERCOM 可經過配置後作為 I2S、SPI 或 USART使用,從而給設計人員帶來了極大的靈活性,讓他們可以將序列埠混合使用,並且在 PCB 的設計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公司基於 Cortex-M0+架構的 SMART SAM DA1 微控制器

汽車級 MCU的最大工作頻率為48 MHz,性能可達 2.14 Coremark/MHz,所以可滿足 AEC Q-100 Grade 2的要求(零下40攝氏度到零上105攝氏度)。據 Atmel 公司汽車應用副總裁 Matthias Kaestner 宣稱,他的公司將SAM DA1 晶片的應用目標定位在車內聯網、汽車資訊娛樂系統互聯、車身電子器件等領域。

2015年嵌入式系统展览会上展示出的车用触摸控制屏

2015年嵌入式系統展覽會上展示出的車用觸摸控制屏

SAM DA1設備的基礎是功能強大的 ARM 內核,這就向我們清楚地表明瞭未來的一個趨勢,即同樣的 MCU將會具備更高的性能、能夠完成更多的任務。Cortex-M0+處理器的設計採用了二級流水線操作方式,在提高性能的同時還可以保持最大頻率。此外,處理器支援新的輸入/輸出介面,允許單週期讀取和更快速的輸入/輸出埠操作。

這並不讓人感到驚奇,因為隨著像高級輔助駕駛系統(ADAS)這樣的聯網汽車特性勢頭越來越猛,車上搭載的電子控制單元(ECU)的數量也在不斷增加。但是,ECU的數量越多,他們之間的通信就會越頻繁,所以汽車行業的原始設備製造商(OEM)希望能夠在減少 ECU 數量的同時,從 MCU中獲取更大的價值。

還有一點,汽車設備廠商為了避免較大的汽車網路所帶來的複雜性,也希望能夠將 ECU的數量降低。這一迫切需求所帶來的結果,就是更多的性能和功能都被整合進了 MCU 當中。每個 ECU 都至少有一個微控制器。

Atmel 公司與 MCU的進化


Atmel 公司的 SAM DA1 產品是另外一個很好的實例,證明 MCU 和 SoC平臺之間的界限正變得越來越模糊。這一類微控制器主要針對的是像汽車資訊娛樂系統以及ADAS(高級輔助駕駛系統)這類極為複雜的聯網汽車應用程式,這就意味著,朝向更大型和功能更為強大的晶片的開發過程將是不可避免的過。

Atmel 是一家 MCU生產商,其產品線在其始於本世紀頭十年的轉型過程中起到了關鍵的作用。但是,與此同時,這家總部位於加利福尼亞州聖約瑟市的晶片製造商似乎對於系統級別解決方案的重要性也有著充分的認識。雖然Atmel 公司依然給其SAM DA1 晶片家族冠以 MCU 之名,但是,產品對於更多外設、更大存儲容量以及智慧CPU 特性的支持已經能夠清楚地表明,在過去的10年當中 MCU 已經發生了多大的變化。

Cortex-M0+ 中的内存保护单元

Cortex-M0+ 中的記憶體保護單元

Atmel公司在汽車市場是一股重要力量,其 MCU和觸控器一直是前十位元汽車設備廠商產品的重要組成成分。有意思的是,除了其 MCU的出身之外,Atmel 公司進入汽車電子器件市場的歷史也很長。實際上,Atmel公司是進入汽車市場的首批晶片製造商當中的一個。

Atmel公司還在1998年以大約1.1億美元的價格收購了泰米克-德律風根(TemicTelefunken)微電子股份有限公司的積體電路部門。德律風根公司是汽車電子產品市場的先驅,早期曾成功地研製出了電子點火晶片,並從1980年開始在德國大眾汽車上採用。

SAM DA1產品系列的推出對於身處 MCU 和汽車電子產品市場黎明時刻的 Atmel 公司來說,既是一次千載難逢的機遇,也是一個棘手的挑戰。IHS高級分析師 Tom Hackenberg 將這種現象稱為“輪子上的 SoC。”

Hackenberg認為,汽車行業在2013年所消費的 MCU 已經占 MCU 總發貨量的大約三分之一。但是,隨之而來的將是 SoC的出現,即所有聯網汽車背後的大腦,而且 SoC 的出現必然會對汽車品質 AEC-Q100標準和汽車功能安全性ISO26262認證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年嵌入式系統展覽會上展示的 AvantCar 觸控屏

將觸控功能整合進 SAM DA1晶片中對於汽車原始設備製造商來說可能是一個極為重要的價值主張,因為這些原始設備製造商正在晝夜不停地為其最新型號的產品研發炫酷誘人的汽車資訊娛樂平臺。在符合AEC Q 100 Grade 2 的條件已經成為 SAM DA1 產品的一個重要組成部分之後,Atmel公司下一步要做的事情也許應該是考慮增強在功能安全方面獲得 ISO 26262 認證的問題了,因為對於 ADAS和其他的聯網汽車特性來說,這一要求是至關重要的。