汽車(chē)數字儀表群與存儲架構的取舍

本文首先將重點(diǎn)闡述汽車(chē)設計/可靠性方面的一些限制，然后會(huì )評測數字儀表群架構，以及存儲子系統的取舍對于未來(lái)項目的性能、可靠性和成本有何影響。

　　數字式儀表群設計的挑戰

　　數字式儀表群必須支持高性能實(shí)時(shí)處理需求(就像現有的消費級顯示平臺)，同時(shí)顯著(zhù)提升設計的長(cháng)期可靠性。汽車(chē)市場(chǎng)的OEM廠(chǎng)商(原始設備制造商)、一級供應商和客戶(hù)絕不會(huì )將顯示故障視為消費級電話(huà)或個(gè)人電腦經(jīng)常發(fā)生的小問(wèn)題。新的數字式儀表群需要打造一種簡(jiǎn)單易用、排除干擾的信息環(huán)境，從而促進(jìn)安全駕駛，這類(lèi)產(chǎn)品必須確保出色的性能水平以及長(cháng)期的可靠運行，同時(shí)承受苛刻而惡劣的工作環(huán)境(例如，-40～+105℃的極端溫度范圍)。汽車(chē)行業(yè)在環(huán)境、安全和質(zhì)量方面的這些嚴苛要求導致開(kāi)發(fā)周期極為漫長(cháng)，有時(shí)開(kāi)發(fā)一項車(chē)輛顯示技術(shù)需要耗時(shí)3年，甚至更久。

　　汽車(chē)設計的規劃、設計和驗證流程極為系統，以便找出并消除運行或可靠性方面的問(wèn)題。此過(guò)程中，汽車(chē)設計師選擇的電子元件供應商通常都采用TS16949等品質(zhì)要求嚴格的設計方法開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，并且符合汽車(chē)電子委員會(huì )(AEC)苛刻的AEC-Q100標準。

　　一旦供應商推出量產(chǎn)系統，零配件供應商就必須持續監測其內部和外部的可靠性能，必要時(shí)采取糾正措施，確保缺陷零部件的百萬(wàn)分率(dppm)降到零。OEM廠(chǎng)商和一級供應商同樣希望自己的供應基地能夠提供長(cháng)期的產(chǎn)品支持和可用性;一旦部署汽車(chē)嵌入式系統，再想停止就會(huì )產(chǎn)生高昂的成本，有時(shí)根本不可能為了支持壽命周期短暫的零部件而重新驗證一款設計。某些情況下，重新驗證的成本可能高達數十萬(wàn)美元。

　　數字式儀表群采用的圖形內容與日俱增，導致信息顯示系統更加精密復雜，這就不僅需要提高其性能水平，同時(shí)必須仍能可靠地完成基本目標，即通知駕駛人員基本的車(chē)輛和安全信息。例如，數字式儀表群必須能在車(chē)輛發(fā)動(dòng)之后以接近即時(shí)的方式提供車(chē)輛狀態(tài)信息，通常不到一秒就能在TFT屏幕上顯示重要的變速箱擋位信息(即P、R、D、1、2、3)。這就要求儀表群能夠瞬間啟動(dòng)，而要實(shí)現這一點(diǎn)，設計師就需要仔細研究關(guān)鍵系統和零部件層面的性能表現。即使只是在車(chē)輛發(fā)動(dòng)前提供胎壓不足警告這樣看似簡(jiǎn)單的信息，都能夠預先主動(dòng)減少潛在的安全問(wèn)題。

　　儀表群從模擬系統向數字系統的過(guò)渡令人興奮，但如上所述，這種過(guò)渡同樣會(huì )提升復雜程度，設計師不得不發(fā)覺(jué)創(chuàng )新解決方案，滿(mǎn)足苛刻的系統需求，例如實(shí)時(shí)顯示性能、長(cháng)期高度可靠及大幅削減成本等。

　　我們將研究如何以利用可靠而又極具成本效益的方式提供這些基本信息。

　　圖1是一張高級數字式儀表群示意圖。車(chē)輛的中央系統級芯片(SOC)通過(guò)其通信網(wǎng)絡(luò )以及內部或外部存儲器獲取輸入數據，并輸出至TFT顯示屏。數字式儀表群采用的系統架構同很多消費級高性能顯示平臺類(lèi)似。

　　圖1 高級數字式儀表群示意圖

　　汽車(chē)和消費級顯示平臺都需要大容量存儲器來(lái)支持各自龐大的數字內容;如今的汽車(chē)設計之中，3D圖形內容、32位色彩、高分辨率和大顯示屏的出現導致存儲密度必須達到2Gb。

　　為創(chuàng )建內容豐富的顯示系統，該內容通常包括大字符集、多種字體、圖形影像以及多語(yǔ)言擴展支持。數字式儀表群幀緩沖會(huì )依照行業(yè)標準技術(shù)生成并顯示。SOC顯示控制器會(huì )在系統顯示屏上渲染某一幀，同時(shí)SOC/圖形引擎會(huì )訪(fǎng)問(wèn)內部或外部存儲器，獲取、處理、保存幀緩沖中的下一組數據，以供后續顯示之用。當今的SOC需要以高帶寬訪(fǎng)問(wèn)駐留在外部存儲器中的可靠代碼和數據，從而確?？焖傧到y啟動(dòng)和高速實(shí)時(shí)處理。