富士通提出“軟硬一體”平臺化解決方案，應對汽車(chē)

不久前，豐田公司高調宣布放棄純電動(dòng)汽車(chē)計劃，這一消息在業(yè)內激起不小的“浪花”，加上深圳5.26交通事故電動(dòng)出租車(chē)的起火事件，似乎都為新能源汽車(chē)的發(fā)展潑了冷水，有不少人甚至開(kāi)始質(zhì)疑新能源汽車(chē)的前景。

“中國正在面對嚴重的能源短缺的壓力，能源危機的應對刻不容緩，新能源汽車(chē)一直并還將繼續受到國家政策的大力扶持，仍然是大勢所趨。豐田公司等只是個(gè)案，這不會(huì )影響未來(lái)大趨勢，而只會(huì )引起業(yè)內對如何正確發(fā)展新能源汽車(chē)的更大反思。”富士通半導體產(chǎn)品經(jīng)理李丹在日前于武漢舉行的2012 AETF第七屆亞太汽車(chē)電子技術(shù)論壇峰會(huì )上闡述了自己的觀(guān)點(diǎn)，并探討了汽車(chē)電子技術(shù)的總體發(fā)展趨勢以及及富士通半導體的平臺化開(kāi)發(fā)解決方案如何幫助中國汽車(chē)電子開(kāi)發(fā)者應對未來(lái)的設計挑戰。

圖1. 富士通半導體產(chǎn)品經(jīng)理李丹在2012 AETF演講。

解讀環(huán)保、舒適、安全三大趨勢

環(huán)保、舒適、安全這三大關(guān)鍵詞可以說(shuō)見(jiàn)諸很多汽車(chē)電子半導體供應商的演講稿中。但李丹結合富士通半導體長(cháng)期與領(lǐng)先汽車(chē)制造商和一級、二級供應商的合作經(jīng)驗以及自己對本土汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)的觀(guān)察，對其進(jìn)行了具體詮釋。

在汽車(chē)的節能環(huán)保方面，李丹指出，對于傳統汽車(chē)，很重要的一個(gè)體現是在發(fā)動(dòng)機技術(shù)相似的情況下怎樣減少油耗，這主要看車(chē)身的重量，車(chē)身網(wǎng)絡(luò )正是可以降低線(xiàn)束成本和重量的一個(gè)重要方面;除了車(chē)身電子以外，還有一些特殊的車(chē)身車(chē)架結構設計也可降低車(chē)子重量，進(jìn)一步節能減排，例如全鋁的發(fā)動(dòng)機，等等。當然，發(fā)展燃料電池汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)等新能源汽車(chē)才是降低燃油消耗的最根本方法。

圖2.汽車(chē)電子市場(chǎng)和技術(shù)趨勢圖。

而在提升汽車(chē)舒適性方面，李丹重點(diǎn)提到了汽車(chē)多媒體系統發(fā)揮的作用，包括更多的人機交互、更直觀(guān)的駕駛輔助體驗、更多的媒體影音娛樂(lè )項目等。“我們看到了以往高端車(chē)的一些配置正在向中低端車(chē)轉移的趨勢，如更高品質(zhì)的音響、圖形顯示儀表盤(pán)、后座娛樂(lè )影音，還有更直觀(guān)的3D導航技術(shù)、全自動(dòng)空調、泊車(chē)輔助系統等。當然，對于新興市場(chǎng)包括中國、印度等的很多小型車(chē)，低成本的車(chē)載音響仍然有很大的市場(chǎng)空間。”他表示。

在發(fā)達國家，交通事故造成的死亡和傷殘人數已經(jīng)非常低。據李丹介紹，現在中國的汽車(chē)廠(chǎng)商(包括合資廠(chǎng)和本土品牌)比以往任何時(shí)候都更加重視安全系統和可靠性設計，并已經(jīng)或正在將各種先進(jìn)技術(shù)應用于現在推出的車(chē)型中，包括早前有ABS、現在是ESP車(chē)身電子穩定系統(將ABS也集成了)，另外還有AFS自適應頭燈系統、TPMS胎壓監測系統、環(huán)視/夜視技術(shù)等。

應對汽車(chē)電子設計挑戰需要平臺化思路

然而，上述三大發(fā)展趨勢也使得汽車(chē)電子系統的設計日趨復雜，涌現出更多更大的難題和挑戰。以MCU使用數量為例，據相關(guān)數據統計，低端車(chē)型要用到20-30片，中端為40-50片，而高端車(chē)會(huì )用到多達80-100片。“這只是一個(gè)粗略的統計，在電動(dòng)汽車(chē)方面的應用可能還會(huì )更多。這么多的MCU散布在這個(gè)車(chē)子上，就像人體的神經(jīng)元，總線(xiàn)/網(wǎng)絡(luò )就像神經(jīng)將它們聯(lián)系起來(lái)。”李丹指出，“我認為汽車(chē)電子技術(shù)的核心之一就是車(chē)身網(wǎng)絡(luò )(Network)，因為無(wú)論是節能、安全和舒適，其應用系統都非常復雜，以往可能是在一個(gè)集中式的系統中進(jìn)行完整實(shí)現，現在要將集中式的拓撲結構改為分布式的結構，那么網(wǎng)絡(luò )就會(huì )變的非常重要。”

他表示，在網(wǎng)絡(luò )的平臺基礎上，迫切需要一種完整的開(kāi)發(fā)平臺來(lái)解決上述設計挑戰，這種平臺包含所有軟件平臺、硬件平臺以及系統結構的平臺，只有這些平臺都完全建立好，汽車(chē)電子工程師在做任何功能的擴展或者任何新的項目才能基于原有的結構、原有的積累，快速地進(jìn)行可靠的開(kāi)發(fā)。

圖3：汽車(chē)電子研發(fā)工程師面臨的挑戰。

的確，工程師在系統設計中會(huì )遇到諸如此類(lèi)的“攔路虎”：如項目初期不明確的SPEC會(huì )造成非常多的不明確及設計變更;對新的功能缺乏相關(guān)背景知識;軟件平臺的變化;EMC/EMI故障排除;軟件可靠性測試和故障排除;文檔和流程工作;緊迫的時(shí)間表等。

如何有效改善工程師開(kāi)發(fā)的質(zhì)量，并降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)難度，是業(yè)界面臨的重要課題，平臺化開(kāi)發(fā)解決方案就是一種解決思路。在演講中，李丹列舉了富士通半導體的平臺化開(kāi)發(fā)解決方案具體能給工程師帶來(lái)的好處：

1. 模塊化系統設計，降低設計的復雜性;

2. 系統的變更工作變得比較簡(jiǎn)單，包括軟件和硬件;

3. 增強價(jià)格談判能力;

4. 更好的物流控制;

5. 加快Time to market。

另外，平臺化還可以應對管理層所面臨的挑戰。如果沒(méi)有平臺，庫存管理會(huì )很麻煩;整個(gè)供應鏈管理也很麻煩;因為要備很多不同的器件，如果產(chǎn)品型號過(guò)于分散，會(huì )降低價(jià)格談判能力;對市場(chǎng)的反應慢;要面臨知識積累很弱的問(wèn)題等。

富士通半導體“軟硬一體”的平臺化開(kāi)發(fā)解決方案

富士通半導體的平臺化開(kāi)發(fā)解決方案包括硬件平臺化和軟件平臺化兩個(gè)方面，不過(guò)兩者是有機結合為一體。

在硬件方面，主要體現在提供覆蓋更寬泛的產(chǎn)品系列，同一個(gè)系列的產(chǎn)品會(huì )涵蓋到汽車(chē)電子中絕大多數的應用和不同層次需求，如下圖4所示。隨著(zhù)企業(yè)的不斷發(fā)展，產(chǎn)品種類(lèi)和陣容都可能發(fā)生很大的變化。因此，企業(yè)在做平臺化的選型時(shí)，需要對管腳數量、Flash容量、總線(xiàn)要求、成本等做出綜合的考量，避免在產(chǎn)品線(xiàn)拓展時(shí)頻繁的切換平臺。

“富士通半導體的汽車(chē)電子硬件平臺可以在同一個(gè)系列中會(huì )分別提供汽車(chē)級和工業(yè)級的產(chǎn)品選擇。同樣是汽車(chē)級的，有些客戶(hù)需要CAN總線(xiàn)通信，有些不需要，而CAN總線(xiàn)成本較高，我們會(huì )在管腳兼容的型號中同時(shí)提供帶CAN的和不帶CAN的兩種選擇，這就可以在同樣的電路設計中兼容帶CAN和不帶CAN，以來(lái)滿(mǎn)足成本的優(yōu)化并帶來(lái)極大靈活性。”李丹介紹道。