2009年，中國以年銷(xiāo)售汽車(chē)1300萬(wàn)輛的記錄成為全球1汽車(chē)消費大國，這是自汽車(chē)誕生以來(lái)美國1次落榜汽車(chē)消費龍頭，這個(gè)中國汽車(chē)電子市場(chǎng)注入了強勁的發(fā)展動(dòng)力。

汽車(chē)正經(jīng)歷著(zhù)一場(chǎng)數字革命的洗禮：純機械系統和模擬電子的時(shí)代一去不復返?，F今的汽車(chē)是數字化的汽車(chē)，內置了幾十甚到上百個(gè)嵌入式處理器，它們通過(guò)數字網(wǎng)路相互連接，以控制和優(yōu)化汽車(chē)內幾乎每一個(gè)系統的運轉。將來(lái)的汽車(chē)會(huì )集成更多的處理器，因為新型的應用和性能要求更為復雜的信號處理算法，包括安全、引擎和尾氣排放控制、駕駛者與汽車(chē)的交互界面，以及車(chē)內信息和娛樂(lè )系統等。

汽車(chē)市場(chǎng)要求處理器供應商做出長(cháng)期的承諾。例如，汽車(chē)制造商有時(shí)要求其供應商對某一處理器產(chǎn)品提供長(cháng)達10~15年的供應承諾。下面我們將探討針對汽車(chē)數字信號處理應用的各種處理器類(lèi)型，以及各個(gè)類(lèi)型的優(yōu)缺點(diǎn)。此外，我們還將分析汽車(chē)應用的特殊要求對面向汽車(chē)市場(chǎng)的處理器的影響。

汽車(chē)應用中處理器的選擇

汽車(chē)系統所用處理器的選擇受多種因素的影響。主要的選擇標準一般包括汽車(chē)認證資格、片上集成度、性能、價(jià)格和節能等。軟件開(kāi)發(fā)工具的質(zhì)量及軟件組件的可用性也會(huì )影響到處理器的選擇。處理器供應商對其產(chǎn)品的承諾以及將來(lái)的發(fā)展規劃等也是重要的考慮因素。

由于關(guān)系到生命安全，汽車(chē)引擎、氣囊控制和剎車(chē)系統等關(guān)鍵的汽車(chē)安全系統對處理器有十分嚴格的可*性和耐用性要求。因此，汽車(chē)安全系統應用對處理器供應商來(lái)說(shuō)是嚴峻的考驗。這些應用要求處理器獲得汽車(chē)認證資格，而且這類(lèi)處理器都需要專(zhuān)門(mén)的設計、制造、封裝和測試方法。

有許多非關(guān)鍵信號處理汽車(chē)系統也需要大量的處理器，比如車(chē)內導航和娛樂(lè )設備。盡管汽車(chē)整車(chē)制造商和汽車(chē)電子系統供應商對這類(lèi)應用也要求質(zhì)量高的組件，但要求畢竟沒(méi)有關(guān)鍵性安全應用那么高。例如，用于車(chē)內系統的處理器一般不要求獲得汽車(chē)認證資格。

現在，對性能要求高的汽車(chē)信號處理應用是車(chē)內導航和娛樂(lè )系統。再過(guò)幾年這一情形可能有所改變，因為新的安全系統開(kāi)始采用視頻和雷達處理，而且引擎和剎車(chē)控制系統將采用基于模型的復雜計算方法，目前流行的查找表參考方法也將被復雜的實(shí)時(shí)運算方法所替代。

在處理器上集成適當的外設、存儲器和I/O接口有助于提高性能和穩定性，以及降低功耗和系統成本。汽車(chē)應用的片上集成要求與其它信號處理應用有很大的區別。因此，面向汽車(chē)應用市場(chǎng)的供應商必須針對這些應用的特殊要求而專(zhuān)門(mén)設計其處理器。多通道模數轉換器對面向汽車(chē)控制系統的處理器特別有用。例如，一個(gè)引擎控制系統一般要接收來(lái)自數十個(gè)模擬傳感器的輸入信號。

對面向汽車(chē)控制系統的處理器來(lái)說(shuō)，片上閃存是一個(gè)關(guān)鍵特性，因為這些系統要使用很大的查找表，有時(shí)需要現場(chǎng)更新。如引擎控制系統所用的查找表就包含來(lái)自各種控制組件(比如加油器和點(diǎn)火線(xiàn)圈)的數萬(wàn)個(gè)校準點(diǎn)(或類(lèi)似輸出值)。校準點(diǎn)數據一般是在汽車(chē)出廠(chǎng)前在實(shí)驗室確定的，但汽車(chē)使用一段時(shí)間后某些校準點(diǎn)可能需要調整。片上閃存就可以利用從汽車(chē)經(jīng)銷(xiāo)商處下載的數據現場(chǎng)更新校準點(diǎn)或控制算法的其它參數。

與采用單獨的閃存芯片相比，將閃存集成在處理器上的大好處在于系統性能的提高和成本的降低。雖然集成的片上閃存對系統開(kāi)發(fā)商很有價(jià)值，但處理器供應商要實(shí)現它卻非易事。經(jīng)汽車(chē)認證的處理器對高溫的要求比主流閃存技術(shù)所能承受的溫度要高?？上攵?，在這一市場(chǎng)上競爭的處理器供應商往往需要投入大量的資源以開(kāi)發(fā)可在汽車(chē)系統上穩定工作的閃存技術(shù)。

數字網(wǎng)絡(luò )收發(fā)器有助于分布式系統中處理器間的通信。有各種各樣的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議針對不同的汽車(chē)系統。面向特定汽車(chē)應用的處理器一般都為相關(guān)協(xié)議集成了網(wǎng)絡(luò )收發(fā)器。例如，控制域網(wǎng)絡(luò )(CAN)協(xié)議一般用于引擎和變速控制網(wǎng)絡(luò )。而面向媒體的系統傳輸(MOST)協(xié)議則針對車(chē)內信息娛樂(lè )應用，如音頻、視頻、導航及通信等。

對于面向關(guān)鍵應用的處理器，新型的片上調試追蹤單元也十分有用。這種追蹤功能可為系統開(kāi)發(fā)者提供詳細的處理器、軟件和操作系統狀態(tài)信息，這些信息對驗證和調試特別有用。針對全球嵌入式處理器調試接口的Nexus5001論壇標準定義了軟件與片上調試硬件的接口。該標準早由IEEE行業(yè)標準和技術(shù)組織(IEEE-ISTO)于1999年制定，現已更新到IEEE-ISTO5001-2003。該標準的開(kāi)發(fā)者希望它能夠鼓勵開(kāi)發(fā)工具供應商將片上調試追蹤單元添加進(jìn)來(lái)，或加強對它的支持。

車(chē)內信息和娛樂(lè )系統是當前汽車(chē)應用中對計算性能要求高的信號處理系統，主要是因為這些系統涉及到視頻處理等需要強大信號處理功能的應用。一個(gè)信息娛樂(lè )系統可能包括多通道音頻系統、DVD播放器、GPS導航系統，以及免提移動(dòng)電話(huà)，所有這些都集成進(jìn)一個(gè)系統內。針對車(chē)內信息娛樂(lè )系統的處理器包括相對高性能的DSP、DSP增強型通用處理器(GPP)，以及DSP/GPP混合器件。這些處理器一般工作于200到750MHz的時(shí)鐘速率范圍內。