驾驭环境的规划是轿车职业的一个首要差异竞赛力，而外表板又是其间的一个要害要素。干流商场关于在主、副显现屏上以一种用户友爱的办法显现信息的需求正在不断增高。各种新的功用和运用正经过文娱、导航、先进驾驭辅佐体系（ADAS）和毛病诊断体系被不断引进到轿车中，并整合到外表盘上。尽管多功用轿车音响体系仍将是首要的显现设备，但外表盘将能为驾驭员供给一个辅佐显现屏，首要用于检查多媒体内容，或仅用于检查首要的车辆信息和ADAS的安全数据。其成果便是便于驾驭员观看的TFT显现屏体系是开展的大趋势，其首要作为混合式外表板的一部分，一起昂首显现器（HUD）也是逻辑上契合此趋势的运用。
商场关于本钱十分灵敏，但要求规划人员寻觅可扩展的解决方案来完成这些运用，一起考虑完成车载电子体系的ISO26262和安全性要求。质量、稳定性、功用安全性、数据安全性、低功耗等是首要目标。从本钱的视点而言，多个范畴的显现和半导体技能均供给合理的价格，如LCD和TFT、图形处理器和操控单元、传感器、LED模块、内存等。
MCU配有一个按捺摆幅差分信号（RSDS）接口，它答应操控器衔接廉价显现屏，然后下降物料清单（BOM）本钱。除了图形功用之外，SoC还应支撑外表板中所需的其它功用，例如，直接驱动至少6个步进电机，其间包括支撑零点检测和发声功用，后者可以经过单腔调的低本钱音频产生器完成。
经过不断进步和立异，所有这些组件的性价比变得越来越高，让咱们可以将TFT显现屏运用到中、低端外表板上，由于现在有高功用的单芯片解决方案不只供给更多功用，并且也节约了空间和本钱。嵌入式体系规划人员怎么为轿车外表板或HUD 运用找到正确的单芯片解决方案？让咱们对此进行详细讨论。
集成功用
开发人员需求集硬件、软件、东西和服务于一身、并能协助他们满意上述要求的解决方案。许多操控器选用ARM内核，并内置2D图形引擎。它们包括所需的安全功用，可满意当时的低功耗需求，并且遵照轿车职业的质量和可靠性的高规范。运用一个通用内核架构的操控器具有代码兼容性，并且一系列广泛的依据ARM® Cortex的操控器可让用户持续运用他们喜欢的开发东西，然后缩短软件开发时刻，削减作业量。
节约空间和本钱的一个办法便是选用装备嵌入式闪存或RAM－而非外置内存－的MCU和SoC（参见图1）。取决于详细运用，选用一个功用至少为200 DMIPS的主处理器或许更好。轿车电子运用的程序规划一般具有许多中止和分支，对片上闪存的无等候周期的直接代码拜访可以进步芯片功用以满意这些运用。关于图形运用以及那些运转频率比最大闪存频率高得多的运用而言，应供给经过合理巨细的缓存拜访闪存。
图1：Spansion的HyperFlash闪存将读吞吐量进步至333 MB/s，是速度最快的Quad SPI闪存的5倍，引脚数是并行NOR闪存的三分之一。此外，它还能节约空间和本钱。面向混合显现屏的SoC可以操控传统的步进电机，衔接车载网络，并一起驱动两个显现屏。
跟着混合式外表板和HUD进入中端商场，并在将来进入低端商场，一个高质量的2D图形引擎将是SoC的一个要害功用。开发人员面对一起进步图形外表板的运转速度和性价比的应战。内置图形处理才干的单芯片解决方案是最佳挑选。规划人员应该寻觅这样的体系，其间像素处理（位块传输操作）、旋转、缩放、突变等首要的图形处理功用在硬件中加快，不需求在软件中处理。一个指令序列器或许图形子体系中的另一个内核将能完成图形和CPU内核的并行操作，然后进步体系的整体功用。
当今的高速SPI接口在需求时可衔接外置内存，与前期的并行内存比较，可节约电路板空间和本钱。下一代版别将进步读取速度和带宽，一起削减引脚数和所占空间（参见图2）
图2：Spansion Titan MB9EF226内置一个图形引擎和快速片上闪存，然后大幅进步了紧凑、经济型操控器的功用。
另一个挑选是装备一个按捺摆幅差分信号（RSDS）接口，该接口答应操控器衔接廉价显现屏，然后进一步下降BOM本钱。除了图形功用之外，SoC还应支撑外表板中所需的其它功用，例如，直接驱动至少6个步进电机，其间包括支撑零点检测和发声功用，后者既可所以一个用于播映单腔调的低本钱音频产生器，也可所以一个用于在外置设备上播映杂乱声响的I2S接口；当然，还应能经过CAN、MOST（MLB）或将来的Ethernet衔接其它车载模块。内存占用应考虑以下要素：除了运用本身之外，操控器还有必要运转AUTOSAR和一个HMI东西引擎。为了完成这些功用，规划人员应运用一个Flash容量不低于1.5MB的产品。
本文选自本站网7月《轿车电子特刊》Change The World栏目，转载请注明出处！
功用安全性
除了以最高效的办法完成显现功用之外，还有必要满意一些安全要求，才干保证可以在需求时显现正确的信息。例如，用于在外表板上显现档位的运用有必要被规划为：宁可不显现任何内容，也不能显现过错档位。支撑该功用的一种办法是运用一个所谓的签名单元，它为所显现的图画创立签名。体系将这个所创立的签名与即将显现的正确图画的预界说值进行比照。体系可以敏捷检测到毛病，然后挑选显现正确图画，或许封闭过错图画。
为了满意安全规范，应将多项办法集成到MCU中，以防备或许危害功用的软件问题。近些年来，这种做法在ECU（引擎操控单元）范畴中很常见，但在外表板运用中，常常会呈现应该把哪些功用集成到MCU中的问题。在开发外表板或HUD运用时，为了可以满意轿车运用的安全要求，嵌入式体系规划人员应寻觅以下功用：
■ 内存维护单元（MPU）旨在防备其它功用履行的过错或意外掩盖操作。一个MPU应至少具有12至16个配有不同权限（如读、写、履行权限等）的通道或区域。它是满意轿车开放体系架构（AUTOSAR）要求的一个基本功用；此外还有时序维护单元（TPU），该单元可以操控正在运转的使命，并在必定时刻后停止它们。
■ 一个不太常见但却强烈建议集成到规划中的功用便是所谓的外设维护单元（PPU）。您还需求维护外设区域，而PPU可以让您做到这一点。
跟着越来越多的虚拟内容进入外表板，并且轿车的联网程度变得越来越高，开发人员需求考虑怎么维护车载网络免遭黑客进犯和其它进犯。现在的安全要求已不能单靠软件高效地得到满意，各种规划需求在硬件中打下坚实的根底。硬件中的完成可以让您的体系具有更高的防篡改才干。
MCU需求防备未经授权的读取操作或对闪存内容的操作，并避免运用运转期间遭到操作，完成安全的通讯和数据存储，以建立一个安全的车载网络。例如，一个循环冗余校验（CRC）模块与签名单元的作业原理相似，意图是避免篡改。Spansion供给一个片上硬件单元，它支撑CRC，并且速度比软件解决方案要快。咱们的MCU还包括一个器材安全概念，它经过封闭外部接口和调试接口的拜访功用，维护闪存免遭未经授权的读取。一个内置的安全硬件扩展（SHE）模块为这个概念供给了进一步的支撑。
开发人员应该紧记：安全性和可测验性成反比。这意味着，一旦封闭了硬件体系，某些测验就不再或许完成了。假如闪存100%制止读取操作，当毛病产生时，咱们就不或许比照闪存内容和原始软件。因而，有必要挑选可以依据运用的详细要求完成不同的安全等级的硬件。
在竞赛剧烈的全球经济中，轿车制造商需求以更低的本钱供给更多的功用：从传动到显现，从信息显现到外表板。走运的是，新一代单芯片解决方案现已诞生，并朝着40纳米工艺的方向开展，具有更高的功用和更大的存储容量。它们将能完成分辨率更高、显现屏更大、面向中低端轿车外表板的更多图形运用。经过探究上述几种挑选，开发人员将能找到一个可满意详细体系的要求的抱负解决方案。
