多核嵌入式处理 加速汽车电子发展

　　过去的40年里，半导体行业在集成方面取得了突飞猛进的发展。去年正好是摩尔定律公布40周年。在大部分情况下，摩尔定律也适用于试图通过技术在短期内实现迅速扩张的其他一些领域。2005年SIA年度报告中举出的一个例子可以很好地说明半导体行业的模式对日常生活的影响：“1978年，纽约到巴黎的商务航班需要7小时，机票价格为900美元。如果将摩尔定律用于航空业，现在机票的费用就只需要大约1便士，飞行时间不超过1s。”显然，航空业是不愿意采用摩尔定律的，但许多其他行业却试图适用这一定律。

　　汽车行业已从嵌入式处理技术的发展中大受裨益，有些车辆现在最多使用60个处理器。对汽车新功能的需求在不断增加，这反过来又进一步推动了对更高的系统性能和可靠性的需求。引擎技术的发展和最终的“环保车辆”需要新的方法来解决当前面临的大量技术难题。在利用更大功率的半导体、新型内存技术、更强的嵌入式处理器性能及定时控制功能解决大量　电气技术难题方面，半导体将发挥越来越重要的作用。新型半导体技术将为解决汽车电子行业现有的技术难题创造新的机会。汽车行业现在使用的32位微控制器包含3000多万个晶体管，而且未来几年内可能会迅速增加到6000多万个。随着未来几年内系统集成度的不断提高，要想在日益复杂的系统中充分利用半导体的全部功能，就需要开发新技术。半导体技术的进步现已实现了10年前人们无法想象的新功能，一种新型的实时多核调试、校准和环路硬件接口正在满足高级引擎动力总成系统的特殊要求。

　　过去30年中，有人曾试图使用停缸技术（Cylinder deactivation）。随着燃油价格的上升和功能强大的嵌入式处理器的出现，汽车生产商和最终用户都开始用新的眼光看待停缸技术。嵌入式处理器被用来控制引擎定时，以在扭矩和动力总成系统的燃油经济性之间达成平衡。

　　从轻型车辆到重型卡车，各种动力总成应用都将采用清洁环保的引擎。部分地区的政府法规将使引擎变得更加清洁环保。使用燃料直接喷入汽缸和微粒物捕集装置来清除排气装置的方法将需要对喷油嘴和传感器（检测微粒物捕集装置的状态）进行极为先进的定时控制。

　　要解决这些难题，需要新的方法来使工程设计小组采用上市时间更短、成本更低、可靠性更高且数量日益增加的新特性。在汽车市场，用于引擎管理的嵌入式控制有着一套非常复杂的机电系统要求。客户期望和政府法规的变化正在推动引擎管理的不断变化。引擎技术向稀燃引擎、无凸轮引擎和电子混合车辆的发展将对未来车辆的动力总成系统电子组件产生直接影响，无极变速将在未来的动力总成系统中发挥重要作用，而新的微控制器技术和半导体解决方案将成为将新技术变为现实的主要动力。

　　新的微控制器、输入/输出系统、开发工具、通信方法和高级算法等的出现将实现新的汽车应用。具有实时多核调试功能的嵌入式处理器将淘汰传统的运行控制调试方法。

　　嵌入式处理器已经成为现代日常生活不可分割的一部分。偶尔使用该技术的用户不会注意到大部分嵌入式处理器。半导体技术将在未来产品中大大提高集成度和性能并降低成本。设计工程师必须部署新技术才能充分利用复杂的半导体技术的优势，而半导体供应商则必须确保系统需求、性能和系统成本之间的平衡。

　　在调试和校准机电系统时，实时调试非常关键，因为机电系统通常不允许修改或中断嵌入式处理器的性能以便开发工具进行查询。现在的系统工程师可以利用更先进的开发工具的优势，这些改进在几年前甚至是不可想象的。

　　为了解决如何在多个处理器核心类型之间实时进行数据和指令跟踪的问题，业内成立了IEEE-ISTO Nexus 5001 Consortium或Nexus Forum。Nexus Forum最早于1999年发布技术规范，并在2003年进行了更新。

　　Nexus 5001技术规范包括了一些标准功能，使用非入侵式调试技术对数据和指令设置断裂点和观察点。该技术规范将部署多种独特功能来跟踪最严重的软件和硬件故障。其中的部分新功能包括：责任跟踪信息处理、数据跟踪、内存替换、端口替换、程序跟踪、超时和错误消息处理。多年以来，虽然微处理器中已经部署了其中的许多功能，但目前还没有实施过全部功能和实时调试接口的处理器。

　　过去10年中使用的校准和调试方法使用了在调试和校准动力总成系统的过程中“必须查看每个周期”的理念体系。Nexus 5001方法对调试情况进行了以下四种假设，避开了“必须查看每个周期”的做法。