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1、多核嵌入式办理技术推进汽车技术发展.多核嵌入式办理技术推进汽车技术发展过去的40年里,半导体行业在集成方面获得了日新月异的发展。昨年正好是摩尔定律宣告40周年。在大多数状况下,摩尔定律也适用于试图经过技术在短期内实现迅速扩大的其余一些领域。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平常生活的影响;“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。假如将摩尔定律用于航空业,此刻机票的花费就只需要大体1便士,翱翔时间不超出1s。”明显,航空业是不肯意采纳摩尔定律的,但好多其余行业却试图适用这必定律。汽车行业已从嵌入式办理技术的发展中大受裨益,有些车辆
2、此刻最多使用60个办理器。对汽车新功能的需求在不停增添,这反过来又进一步推进了对更高的系统性能和靠谱性的需求。引擎技术的发展和最后的“环保车辆”需要新的方法来解决当前面对的大批技术难题。在利用更大功率的半导体、新式内存技术、更强的嵌入式办理器性能及准时控制功能解决大批电气技术难题方面,半导体将发挥愈来愈重要的作用。新式半导体技术将为解决汽车电子行业现有的技术难题创立新的机遇。汽车行业此刻使用的32位微控制器包含3000多万个晶体管,并且将来几年内可能会迅速增添到6000多万个。跟着将来几年内系统集成度的不停提升,要想在日趋复杂的系统中充分利用半导体的所有功能,就需要开发新技术。半导体技术的进步
3、现已实现了10年古人们没法想象的新功能,一种新式的及时多核调试、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别要求。540)this.width=540vspace=5过去30年中,有人曾试图使用停缸技术(Cylinderdeactivation)。跟着燃油价格的上升和功能强盛的嵌入式办理器的出现,汽车生产商和最后用户都开始用新的眼光对待停缸技术。嵌入式办理器被用来控制引擎准时,以在扭矩和动力总成系统的燃油经济性之间达成均衡。从轻型车辆到重型卡车,各种动力总成应用都将采纳洁净环保的引擎。部分地区的政府法规将使引擎变得更加洁净环保。使用燃料直接喷入汽缸和微粒物捕集装置来除去排气装置的方法将
4、需要对喷油嘴和传感器(检测微粒物捕集装置的状态)进行极为先进的准时控制。要解决这些难题,需要新的方法来使工程设计小组采纳上市时间更短、成本更低、靠谱性更高且数目日趋增添的新特征。在汽车市场,用于引擎管理的嵌入式控制有着一套特别复杂的机电系统要求。客户希望和政府法规的变化正在推进引擎管理的不停变化。引擎技术向稀燃引擎、无凸轮引擎和电子混杂车辆的发展将对将来车辆的动力总成系统电子组件产生直接影响,无极变速将在将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成现实的主要动力。/图1显示了引擎管理的复杂性。该方框图显示了有多路输入和多路输出设备的常有引擎控制系统,这
5、些输入会依据对系统的影响生成不一样级其余中断和异常,输出设备可以是脉宽调制(PWM)、通用输入/输出或准时输入/输出。在调试和校准机电系统时,及时调试特别要点,由于机电系统平常不一样意更正或中断嵌入式办理器的性能以便开发工具进行盘问。此刻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行想象的。为认识决如何在多个办理器核心种类之间及时进行数据和指令追踪的问题,业内建立了IEEE-ISTONexus5001Consortium或NexusForum。NexusForum最早于1999年公布技术规范,并在2003年进行了更新。Nexus5001技术规范包含了一些标准功能,使用非
6、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到功能来追踪最严重的软件和硬件故障。此中的部分新功能包含:责任追踪信息办理、数据追踪、内存替换、端口替代、程序追踪、超时和错误信息办理。多年以来,固然微办理器中已经部署了此中的好多功能,但当前还没有实行过所有功能和及时调试接口的办理器。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“一定查察每个周期”的理念系统。Nexus5001方法对调试状况进行了以下四种假设,避开了“一定查察每个周期”的做法。开发工具中可以使用源代码和目标代码。这样,基于主机的工具就能追踪或计算程序流程而不必直接地址或数据总线可视性
7、。从目标系统到开发工具都只需要流指令更正。当主机校准/调试工具接入目标代码后,只需更正经过调试接口传输的流指令地址即可在嵌入式办理器和主机工具之间保持同步。假如流变化在255个指令中没有实行同步地址,Nexus5001技术规范将发送同步信息。只有有限数目的数据地址一定及时显示,而大多数数据值可以在中断时期检查或发生特别事件时进行更新。对于好多工程师来说,Nexus5001接口追踪数据值的功能还是一个新功能。一般来说,该过程可以经过功能强盛的逻辑解析器实现。该解析器负责追踪地址总线,并触发数据总线向特定内存地址写入数据。这是一项特别棘手的工作,大容量数据高速缓存和片上系统SRAM的出现使它变得几
8、乎不行能实现。540)this.width=540vspace=5最后,假如错误发生,用户一定从调试环境那处收到相关通知。Nexus5001技术规范在发射机部分供应了一个大小可以变化的FIFO缓冲器。假如FIFO溢出,接口将发送错误信息。用户可以选择规定什么状况下发生溢出错误,以便实行过时的嵌入式办理器或经过发送新的同步信息连续操作。Nexus5001端口可以依据开发、环路硬件或校准工具捕捉的信息数目进行配置。几个IC厂商已经在多种CPU基础架构中采纳了Nexus5001技术规范,以支持从手机、汽车、硬磁盘驱动控制器到视频办理器的多种不一样应用。近来为兼容PowerPC构架开发的一种多核及时接
9、口可以在单个接口上供应及时调试、校准、迅速原型试制和环路硬件功能。图2显示了基于Nexus5001标准的多核调试系统结构中的4个办理单元的方框图。初版可以为4个数据办理单元供应及时接口。这4个办理单元分别是兼容e200zPower构架的核心、两个加强型准时办理单元(ETPU)和一个直接储存器存取(DMA)。经过Class3Nexus5001接口上的一条连接,主机工具可以同时从任何或所有办理单元中采集数据。其余,调试和校准工具可以在任何或所有办理单元上为数据和指令建立断裂点/观察点。使用这类应用的一个例子是一位工程师追踪ETPU上的准时势件和在兼容PowerPCe2001SA的Book-e办理核
10、心上运转的代码之间发生的问题。32位嵌入式办理器上可以实行一个浮点和/或单指令多数据(SIMD)设备,以支持复杂的算法。SIMD同意在多个数据集上实行一条指令,这在过滤和阵列算法中特别实用。Nexus调试端口同意监控浮点和SIMD的数据和指令。MPC5500产品系列中最新的嵌入式汽车办理器正在推进新的引擎技术。DSP功能与MPC5500SIMD设备的集成可以推进动力总成在多个领域的发展,包含高级引擎撞击检测、CVT改进和6速自动换档等。其余,混杂电子车辆功率变换器模块中也在使用DSP功能,用来控制大型电动引擎。新的微控制器、输入/输出系统、开发工具、通讯方法和高级算法等的出现将实现新的汽车应用。拥有及时多核调试功能的嵌入式办理器将裁减传统的运转控制调试方法。嵌入式办理器已经成为现代平常生活不行切割的一部分。有时使用该技术的用户不会注意到大多数嵌入式办理器。半导体技术将在将来产品中大大提升集成度和性能并降低成本。设计工程师一定部署新技术才能充分利用复杂的半导体技术的优势,而半导体供应商则一定保证系统需求、性能和系统成本之间的均衡。
