汽車數(shù)字儀表群與存儲(chǔ)架構(gòu)的取舍

本文首先將重點(diǎn)闡述汽車設(shè)計(jì)/可靠性方面的一些限制，然后會(huì)評(píng)測(cè)數(shù)字儀表群架構(gòu)，以及存儲(chǔ)子系統(tǒng)的取舍對(duì)于未來(lái)項(xiàng)目的性能、可靠性和成本有何影響。

　　數(shù)字式儀表群設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)

　　數(shù)字式儀表群必須支持高性能實(shí)時(shí)處理需求(就像現(xiàn)有的消費(fèi)級(jí)顯示平臺(tái))，同時(shí)顯著提升設(shè)計(jì)的長(zhǎng)期可靠性。汽車市場(chǎng)的OEM廠商(原始設(shè)備制造商)、一級(jí)供應(yīng)商和客戶絕不會(huì)將顯示故障視為消費(fèi)級(jí)電話或個(gè)人電腦經(jīng)常發(fā)生的小問(wèn)題。新的數(shù)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，這類產(chǎn)品必須確保出色的性能水平以及長(zhǎng)期的可靠運(yùn)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)。汽車行業(yè)在環(huán)境、安全和質(zhì)量方面的這些嚴(yán)苛要求導(dǎo)致開(kāi)發(fā)周期極為漫長(zhǎng)，有時(shí)開(kāi)發(fā)一項(xiàng)車輛顯示技術(shù)需要耗時(shí)3年，甚至更久。

　　汽車設(shè)計(jì)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證流程極為系統(tǒng)，以便找出并消除運(yùn)行或可靠性方面的問(wèn)題。此過(guò)程中，汽車設(shè)計(jì)師選擇的電子元件供應(yīng)商通常都采用TS16949等品質(zhì)要求嚴(yán)格的設(shè)計(jì)方法開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，并且符合汽車電子委員會(huì)(AEC)苛刻的AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)。

　　一旦供應(yīng)商推出量產(chǎn)系統(tǒng)，零配件供應(yīng)商就必須持續(xù)監(jiān)測(cè)其內(nèi)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廠商和一級(jí)供應(yīng)商同樣希望自己的供應(yīng)基地能夠提供長(zhǎng)期的產(chǎn)品支持和可用性;一旦部署汽車嵌入式系統(tǒng)，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(yàn)證一款設(shè)計(jì)。某些情況下，重新驗(yàn)證的成本可能高達(dá)數(shù)十萬(wàn)美元。

　　數(shù)字式儀表群采用的圖形內(nèi)容與日俱增，導(dǎo)致信息顯示系統(tǒng)更加精密復(fù)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(biāo)，即通知駕駛?cè)藛T基本的車輛和安全信息。例如，數(shù)字式儀表群必須能在車輛發(fā)動(dòng)之后以接近即時(shí)的方式提供車輛狀態(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(xiàn)這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)師就需要仔細(xì)研究關(guān)鍵系統(tǒng)和零部件層面的性能表現(xiàn)。即使只是在車輛發(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(yù)先主動(dòng)減少潛在的安全問(wèn)題。

　　儀表群從模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)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(fù)雜程度，設(shè)計(jì)師不得不發(fā)覺(jué)創(chuàng)新解決方案，滿足苛刻的系統(tǒng)需求，例如實(shí)時(shí)顯示性能、長(zhǎng)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(jí)數(shù)字式儀表群示意圖。車輛的中央系統(tǒng)級(jí)芯片(SOC)通過(guò)其通信網(wǎng)絡(luò)以及內(nèi)部或外部存儲(chǔ)器獲取輸入數(shù)據(jù)，并輸出至TFT顯示屏。數(shù)字式儀表群采用的系統(tǒng)架構(gòu)同很多消費(fèi)級(jí)高性能顯示平臺(tái)類似。

　　圖1 高級(jí)數(shù)字式儀表群示意圖

　　汽車和消費(fèi)級(jí)顯示平臺(tái)都需要大容量存儲(chǔ)器來(lái)支持各自龐大的數(shù)字內(nèi)容;如今的汽車設(shè)計(jì)之中，3D圖形內(nèi)容、32位色彩、高分辨率和大顯示屏的出現(xiàn)導(dǎo)致存儲(chǔ)密度必須達(dá)到2Gb。

　　為創(chuàng)建內(nèi)容豐富的顯示系統(tǒng)，該內(nèi)容通常包括大字符集、多種字體、圖形影像以及多語(yǔ)言擴(kuò)展支持。數(shù)字式儀表群幀緩沖會(huì)依照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)生成并顯示。SOC顯示控制器會(huì)在系統(tǒng)顯示屏上渲染某一幀，同時(shí)SOC/圖形引擎會(huì)訪問(wèn)內(nèi)部或外部存儲(chǔ)器，獲取、處理、保存幀緩沖中的下一組數(shù)據(jù)，以供后續(xù)顯示之用。當(dāng)今的SOC需要以高帶寬訪問(wèn)駐留在外部存儲(chǔ)器中的可靠代碼和數(shù)據(jù)，從而確保快速系統(tǒng)啟動(dòng)和高速實(shí)時(shí)處理。