富士通提出“軟硬一體”平臺(tái)化解決方案，應(yīng)對(duì)汽車電子設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

不久前，豐田公司高調(diào)宣布放棄純電動(dòng)汽車計(jì)劃，這一消息在業(yè)內(nèi)激起不小的“浪花”，加上深圳5.26交通事故電動(dòng)出租車的起火事件，似乎都為新能源汽車的發(fā)展?jié)娏死渌?，有不少人甚至開(kāi)始質(zhì)疑新能源汽車的前景。

“中國(guó)正在面對(duì)嚴(yán)重的能源短缺的壓力，能源危機(jī)的應(yīng)對(duì)刻不容緩，新能源汽車一直并還將繼續(xù)受到國(guó)家政策的大力扶持，仍然是大勢(shì)所趨。豐田公司等只是個(gè)案，這不會(huì)影響未來(lái)大趨勢(shì)，而只會(huì)引起業(yè)內(nèi)對(duì)如何正確發(fā)展新能源汽車的更大反思?！备皇客ò雽?dǎo)體產(chǎn)品經(jīng)理李丹在日前于武漢舉行的2012 AETF第七屆亞太汽車電子技術(shù)論壇峰會(huì)上闡述了自己的觀點(diǎn)，并探討了汽車電子技術(shù)的總體發(fā)展趨勢(shì)以及及富士通半導(dǎo)體的平臺(tái)化開(kāi)發(fā)解決方案如何幫助中國(guó)汽車電子開(kāi)發(fā)者應(yīng)對(duì)未來(lái)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

圖1. 富士通半導(dǎo)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(shì)

環(huán)保、舒適、安全這三大關(guān)鍵詞可以說(shuō)見(jiàn)諸很多汽車電子半導(dǎo)體供應(yīng)商的演講稿中。但李丹結(jié)合富士通半導(dǎo)體長(zhǎng)期與領(lǐng)先汽車制造商和一級(jí)、二級(jí)供應(yīng)商的合作經(jīng)驗(yàn)以及自己對(duì)本土汽車電子產(chǎn)業(yè)的觀察，對(duì)其進(jìn)行了具體詮釋。

在汽車的節(jié)能環(huán)保方面，李丹指出，對(duì)于傳統(tǒng)汽車，很重要的一個(gè)體現(xiàn)是在發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)相似的情況下怎樣減少油耗，這主要看車身的重量，車身網(wǎng)絡(luò)正是可以降低線束成本和重量的一個(gè)重要方面；除了車身電子以外，還有一些特殊的車身車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也可降低車子重量，進(jìn)一步節(jié)能減排，例如全鋁的發(fā)動(dòng)機(jī)，等等。當(dāng)然，發(fā)展燃料電池汽車、電動(dòng)汽車等新能源汽車才是降低燃油消耗的最根本方法。

圖2.汽車電子市場(chǎng)和技術(shù)趨勢(shì)圖。

而在提升汽車舒適性方面，李丹重點(diǎn)提到了汽車多媒體系統(tǒng)發(fā)揮的作用，包括更多的人機(jī)交互、更直觀的駕駛輔助體驗(yàn)、更多的媒體影音娛樂(lè)項(xiàng)目等?！拔覀兛吹搅艘酝叨塑嚨囊恍┡渲谜谙蛑械投塑囖D(zhuǎn)移的趨勢(shì)，如更高品質(zhì)的音響、圖形顯示儀表盤(pán)、后座娛樂(lè)影音，還有更直觀的3D導(dǎo)航技術(shù)、全自動(dòng)空調(diào)、泊車輔助系統(tǒng)等。當(dāng)然，對(duì)于新興市場(chǎng)包括中國(guó)、印度等的很多小型車，低成本的車載音響仍然有很大的市場(chǎng)空間?！彼硎尽?/P>

在發(fā)達(dá)國(guó)家，交通事故造成的死亡和傷殘人數(shù)已經(jīng)非常低。據(jù)李丹介紹，現(xiàn)在中國(guó)的汽車廠商（包括合資廠和本土品牌）比以往任何時(shí)候都更加重視安全系統(tǒng)和可靠性設(shè)計(jì)，并已經(jīng)或正在將各種先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)在推出的車型中，包括早前有ABS、現(xiàn)在是ESP車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)（將ABS也集成了），另外還有AFS自適應(yīng)頭燈系統(tǒng)、TPMS胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、環(huán)視/夜視技術(shù)等。

應(yīng)對(duì)汽車電子設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)需要平臺(tái)化思路

然而，上述三大發(fā)展趨勢(shì)也使得汽車電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)日趨復(fù)雜，涌現(xiàn)出更多更大的難題和挑戰(zhàn)。以MCU使用數(shù)量為例，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，低端車型要用到20-30片，中端為40-50片，而高端車會(huì)用到多達(dá)80-100片?！斑@只是一個(gè)粗略的統(tǒng)計(jì)，在電動(dòng)汽車方面的應(yīng)用可能還會(huì)更多。這么多的MCU散布在這個(gè)車子上，就像人體的神經(jīng)元，總線/網(wǎng)絡(luò)就像神經(jīng)將它們聯(lián)系起來(lái)?！崩畹ぶ赋?，“我認(rèn)為汽車電子技術(shù)的核心之一就是車身網(wǎng)絡(luò)（Network），因?yàn)闊o(wú)論是節(jié)能、安全和舒適，其應(yīng)用系統(tǒng)都非常復(fù)雜，以往可能是在一個(gè)集中式的系統(tǒng)中進(jìn)行完整實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在要將集中式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改為分布式的結(jié)構(gòu)，那么網(wǎng)絡(luò)就會(huì)變的非常重要?！?/P>

他表示，在網(wǎng)絡(luò)的平臺(tái)基礎(chǔ)上，迫切需要一種完整的開(kāi)發(fā)平臺(tái)來(lái)解決上述設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，這種平臺(tái)包含所有軟件平臺(tái)、硬件平臺(tái)以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的平臺(tái)，只有這些平臺(tái)都完全建立好，汽車電子工程師在做任何功能的擴(kuò)展或者任何新的項(xiàng)目才能基于原有的結(jié)構(gòu)、原有的積累，快速地進(jìn)行可靠的開(kāi)發(fā)。

圖3：汽車電子研發(fā)工程師面臨的挑戰(zhàn)。

的確，工程師在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中會(huì)遇到諸如此類的“攔路虎”：如項(xiàng)目初期不明確的SPEC會(huì)造成非常多的不明確及設(shè)計(jì)變更；對(duì)新的功能缺乏相關(guān)背景知識(shí)；軟件平臺(tái)的變化；EMC/EMI故障排除；軟件可靠性測(cè)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(tái)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(dǎo)體的平臺(tái)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(tǒng)設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)的復(fù)雜性；

2. 系統(tǒng)的變更工作變得比較簡(jiǎn)單，包括軟件和硬件；

3. 增強(qiáng)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(tái)化還可以應(yīng)對(duì)管理層所面臨的挑戰(zhàn)。如果沒(méi)有平臺(tái)，庫(kù)存管理會(huì)很麻煩；整個(gè)供應(yīng)鏈管理也很麻煩；因?yàn)橐獋浜芏嗖煌钠骷?，如果產(chǎn)品型號(hào)過(guò)于分散，會(huì)降低價(jià)格談判能力；對(duì)市場(chǎng)的反應(yīng)慢；要面臨知識(shí)積累很弱的問(wèn)題等。

富士通半導(dǎo)體“軟硬一體”的平臺(tái)化開(kāi)發(fā)解決方案

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

在硬件方面，主要體現(xiàn)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)涵蓋到汽車電子中絕大多數(shù)的應(yīng)用和不同層次需求，如下圖4所示。隨著企業(yè)的不斷發(fā)展，產(chǎn)品種類和陣容都可能發(fā)生很大的變化。因此，企業(yè)在做平臺(tái)化的選型時(shí)，需要對(duì)管腳數(shù)量、Flash容量、總線要求、成本等做出綜合的考量，避免在產(chǎn)品線拓展時(shí)頻繁的切換平臺(tái)。

“富士通半導(dǎo)體的汽車電子硬件平臺(tái)可以在同一個(gè)系列中會(huì)分別提供汽車級(jí)和工業(yè)級(jí)的產(chǎn)品選擇。同樣是汽車級(jí)的，有些客戶需要CAN總線通信，有些不需要，而CAN總線成本較高，我們會(huì)在管腳兼容的型號(hào)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(shè)計(jì)中兼容帶CAN和不帶CAN，以來(lái)滿足成本的優(yōu)化并帶來(lái)極大靈活性?！崩畹そ榻B道。

圖4.涵蓋汽車電子中絕大多數(shù)應(yīng)用的富士通半導(dǎo)體硬件平臺(tái)。

圖4中紫紅色部分的產(chǎn)品型號(hào)都屬于主打“高性價(jià)比”16FXS系列16位MCU，非常適合中低端和新興市場(chǎng)，涵蓋儀表、音響等各種汽車應(yīng)用。

藍(lán)色的FR81S系列32位MCU則偏高性能，能提供很多特性選擇，實(shí)現(xiàn)例如多路CAN網(wǎng)關(guān)、圖形儀表、電動(dòng)汽車的馬達(dá)控制等應(yīng)用，其總體性價(jià)比也不錯(cuò)，可以用最低的系統(tǒng)成本做出合適的解決方案。

在軟件平臺(tái)方面，李丹介紹說(shuō)，富士通半導(dǎo)體的開(kāi)發(fā)環(huán)境可兼容所有16位/32位硬件平臺(tái)，以后的產(chǎn)品路線圖也將保證具有一樣的開(kāi)發(fā)環(huán)境，因此客戶不需要重新學(xué)習(xí)，從而可縮短開(kāi)發(fā)周期。

圖5.富士通半導(dǎo)體的開(kāi)發(fā)環(huán)境兼容所有16位/32位MCU硬件平臺(tái)。

他在演講中特別提到了富士通對(duì)AUTOSAR（汽車開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)）標(biāo)準(zhǔn)的支持。AUTOSAR這一新興的汽車設(shè)計(jì)軟件標(biāo)準(zhǔn)是歐洲汽車制造商及他們的供應(yīng)商共同努力的成果，其目的是將結(jié)構(gòu)、清晰的接口和隱式方法匯集到一個(gè)流程當(dāng)中，也就是汽車分布式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程。它是一組涵蓋接口和軟件模塊定義的標(biāo)準(zhǔn)，它為車輛復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng)創(chuàng)建了一個(gè)嵌入式軟件結(jié)構(gòu)。AUTOSAR 使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)Ｗ⒂讵?dú)特的創(chuàng)新功能，而不受集成細(xì)節(jié)的影響。

據(jù)李丹介紹，已有國(guó)際Tier-1供應(yīng)商與中國(guó)的研發(fā)部門(mén)合作基于AUTOSAR的開(kāi)發(fā)，本土廠商大多數(shù)仍處于學(xué)習(xí)和觀望階段。但AUTOSAR無(wú)疑是汽車軟件開(kāi)發(fā)的大趨勢(shì)，它基于模型開(kāi)發(fā)，不用手動(dòng)編寫(xiě)代碼，是調(diào)用模型然后進(jìn)行配置自動(dòng)生成代碼。這種方式會(huì)降低開(kāi)發(fā)難度，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，提高軟件的可靠性。中國(guó)絕大多數(shù)廠商對(duì)于這樣的開(kāi)發(fā)方式是歡迎的，只是需要一個(gè)學(xué)習(xí)和了解的過(guò)程。

圖6為富士通半導(dǎo)體的AUTOSAR Roadmap，其32位MCU和其高性價(jià)比的16位MCU均可支持AUTOSAR(競(jìng)爭(zhēng)廠商一般只有32位MCU進(jìn)行支持)。

圖6. 富士通半導(dǎo)體的AUTOSAR Roadmap。

另外，AUTOSAR這種開(kāi)發(fā)方式需要有很多第三方工具支持，富士通半導(dǎo)體與這些第三方工具廠商都展開(kāi)了緊密的合作（見(jiàn)圖7）。

圖7. 富士通半導(dǎo)體與很多AUTOSAR的第三方工具提供商展開(kāi)了緊密合作。

圖8.富士通的AUTOSAR方案覆蓋整個(gè)車輛復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng)。