汽車數(shù)字儀表群與存儲架構的取舍

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

　　數(shù)字式儀表群設計的挑戰(zhàn)

　　數(shù)字式儀表群必須支持高性能實時處理需求(就像現(xiàn)有的消費級顯示平臺)，同時顯著提升設計的長期可靠性。汽車市場的OEM廠商(原始設備制造商)、一級供應商和客戶絕不會將顯示故障視為消費級電話或個人電腦經(jīng)常發(fā)生的小問題。新的數(shù)字式儀表群需要打造一種簡單易用、排除干擾的信息環(huán)境，從而促進安全駕駛，這類產(chǎn)品必須確保出色的性能水平以及長期的可靠運行，同時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)量方面的這些嚴苛要求導致開發(fā)周期極為漫長，有時開發(fā)一項車輛顯示技術需要耗時3年，甚至更久。

　　汽車設計的規(guī)劃、設計和驗證流程極為系統(tǒng)，以便找出并消除運行或可靠性方面的問題。此過程中，汽車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發(fā)產(chǎn)品，并且符合汽車電子委員會(AEC)苛刻的AEC-Q100標準。

　　一旦供應商推出量產(chǎn)系統(tǒng)，零配件供應商就必須持續(xù)監(jiān)測其內(nèi)部和外部的可靠性能，必要時采取糾正措施，確保缺陷零部件的百萬分率(dppm)降到零。OEM廠商和一級供應商同樣希望自己的供應基地能夠提供長期的產(chǎn)品支持和可用性;一旦部署汽車嵌入式系統(tǒng)，再想停止就會產(chǎn)生高昂的成本，有時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(shù)十萬美元。

　　數(shù)字式儀表群采用的圖形內(nèi)容與日俱增，導致信息顯示系統(tǒng)更加精密復雜，這就不僅需要提高其性能水平，同時必須仍能可靠地完成基本目標，即通知駕駛人員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)動之后以接近即時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，而要實現(xiàn)這一點，設計師就需要仔細研究關鍵系統(tǒng)和零部件層面的性能表現(xiàn)。即使只是在車輛發(fā)動前提供胎壓不足警告這樣看似簡單的信息，都能夠預先主動減少潛在的安全問題。

　　儀表群從模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)的過渡令人興奮，但如上所述，這種過渡同樣會提升復雜程度，設計師不得不發(fā)覺創(chuàng)新解決方案，滿足苛刻的系統(tǒng)需求，例如實時顯示性能、長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(shù)字式儀表群示意圖。車輛的中央系統(tǒng)級芯片(SOC)通過其通信網(wǎng)絡以及內(nèi)部或外部存儲器獲取輸入數(shù)據(jù)，并輸出至TFT顯示屏。數(shù)字式儀表群采用的系統(tǒng)架構同很多消費級高性能顯示平臺類似。

　　圖1 高級數(shù)字式儀表群示意圖

　　汽車和消費級顯示平臺都需要大容量存儲器來支持各自龐大的數(shù)字內(nèi)容;如今的汽車設計之中，3D圖形內(nèi)容、32位色彩、高分辨率和大顯示屏的出現(xiàn)導致存儲密度必須達到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、圖形影像以及多語言擴展支持。數(shù)字式儀表群幀緩沖會依照行業(yè)標準技術生成并顯示。SOC顯示控制器會在系統(tǒng)顯示屏上渲染某一幀，同時SOC/圖形引擎會訪問內(nèi)部或外部存儲器，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。當今的SOC需要以高帶寬訪問駐留在外部存儲器中的可靠代碼和數(shù)據(jù)，從而確?？焖傧到y(tǒng)啟動和高速實時處理。