駕駛環(huán)境的設(shè)計是汽車行業(yè)的一個主要差異競爭力，而儀表板又是其中的一個關(guān)鍵要素。主流市場對于在主、副顯示屏上以一種用戶友好的方式顯示信息的需求正在不斷增高。各種新的功能和應(yīng)用正通過娛樂、導(dǎo)航、先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和故障診斷系統(tǒng)被不斷引入到汽車中，并整合到儀表盤上。雖然多功能汽車音響系統(tǒng)仍將是主要的顯示設(shè)備，但儀表盤將能為駕駛員提供一個輔助顯示屏，主要用于查看多媒體內(nèi)容，或僅用于查看主要的車輛信息和ADAS的安全數(shù)據(jù)。其結(jié)果就是便于駕駛員觀看的TFT顯示屏系統(tǒng)是發(fā)展的大趨勢，其主要作為混合式儀表板的一部分，同時抬頭顯示器（HUD）也是邏輯上符合此趨勢的應(yīng)用。

　　市場對于成本非常敏感，但要求設(shè)計人員尋找可擴展的解決方案來實現(xiàn)這些應(yīng)用，同時考慮實現(xiàn)車載電子系統(tǒng)的ISO26262和安全性要求。質(zhì)量、穩(wěn)定性、功能安全性、數(shù)據(jù)安全性、低功耗等是主要指標。從成本的角度而言，多個領(lǐng)域的顯示和半導(dǎo)體技術(shù)均提供合理的價格，如LCD和TFT、圖形處理器和控制單元、傳感器、LED模塊、內(nèi)存等。

　　MCU配有一個抑制擺幅差分信號（RSDS）接口，它允許控制器連接廉價顯示屏，從而降低物料清單（BOM）成本。除了圖形功能之外，SoC還應(yīng)支持儀表板中所需的其它功能，例如，直接驅(qū)動至少6個步進電機，其中包括支持零點檢測和發(fā)聲功能，后者可以通過單音調(diào)的低成本音頻發(fā)生器實現(xiàn)。

　　通過不斷進步和創(chuàng)新，所有這些組件的性價比變得越來越高，讓我們能夠?qū)FT顯示屏應(yīng)用到中、低端儀表板上，因為現(xiàn)在有高性能的單芯片解決方案不僅提供更多功能，而且也節(jié)省了空間和成本。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員如何為汽車儀表板或HUD 應(yīng)用找到正確的單芯片解決方案？讓我們對此進行詳細探討。

　　集成功能

　　開發(fā)人員需要集硬件、軟件、工具和服務(wù)于一身、并能幫助他們滿足上述要求的解決方案。很多控制器采用ARM內(nèi)核，并內(nèi)置2D圖形引擎。它們包含所需的安全功能，可滿足當前的低功耗需求，而且遵從汽車行業(yè)的質(zhì)量和可靠性的高標準。使用一個通用內(nèi)核架構(gòu)的控制器具備代碼兼容性，而且一系列廣泛的基于ARM® Cortex的控制器可讓用戶繼續(xù)使用他們喜愛的開發(fā)工具，從而縮短軟件開發(fā)時間，減少工作量。

　　節(jié)省空間和成本的一個方法就是選用配備嵌入式閃存或RAM－而非外置內(nèi)存－的MCU和SoC（參見圖1）。取決于具體應(yīng)用，采用一個性能至少為200 DMIPS的主處理器可能更好。汽車電子應(yīng)用的程序設(shè)計通常擁有很多中斷和分支，對片上閃存的無等待周期的直接代碼訪問能夠提升芯片性能以滿足這些應(yīng)用。對于圖形應(yīng)用以及那些運行頻率比最大閃存頻率高得多的應(yīng)用而言，應(yīng)提供通過合理大小的緩存訪問閃存。

　　圖1：Spansion的HyperFlash閃存將讀吞吐量提升至333 MB/s，是速度最快的Quad SPI閃存的5倍，引腳數(shù)是并行NOR閃存的三分之一。此外，它還能節(jié)省空間和成本。面向混合顯示屏的SoC能夠控制傳統(tǒng)的步進電機，連接車載網(wǎng)絡(luò)，并同時驅(qū)動兩個顯示屏。

　　隨著混合式儀表板和HUD進入中端市場，并在將來進入低端市場，一個高質(zhì)量的2D圖形引擎將是SoC的一個關(guān)鍵功能。開發(fā)人員面臨同時提高圖形儀表板的運行速度和性價比的挑戰(zhàn)。內(nèi)置圖形處理能力的單芯片解決方案是最佳選擇。設(shè)計人員應(yīng)該尋找這樣的系統(tǒng)，其中像素處理（位塊傳輸操作）、旋轉(zhuǎn)、縮放、漸變等主要的圖形處理功能在硬件中加速，不需要在軟件中處理。一個命令序列器或者圖形子系統(tǒng)中的另一個內(nèi)核將能實現(xiàn)圖形和CPU內(nèi)核的并行操作，從而提升系統(tǒng)的總體性能。

　　當今的高速SPI接口在需要時可連接外置內(nèi)存，與早期的并行內(nèi)存相比，可節(jié)省電路板空間和成本。下一代版本將提高讀取速度和帶寬，同時減少引腳數(shù)和所占空間（參見圖2）

　　圖2：Spansion Titan MB9EF226內(nèi)置一個圖形引擎和快速片上閃存，從而大幅提升了緊湊、經(jīng)濟型控制器的性能。

　　另一個選擇是配備一個抑制擺幅差分信號（RSDS）接口，該接口允許控制器連接廉價顯示屏，從而進一步降低BOM成本。除了圖形功能之外，SoC還應(yīng)支持儀表板中所需的其它功能，例如，直接驅(qū)動至少6個步進電機，其中包括支持零點檢測和發(fā)聲功能，后者既可以是一個用于播放單音調(diào)的低成本音頻發(fā)生器，也可以是一個用于在外置設(shè)備上播放復(fù)雜聲音的I2S接口；當然，還應(yīng)能通過CAN、MOST（MLB）或?qū)淼腅thernet連接其它車載模塊。內(nèi)存占用應(yīng)考慮以下因素：除了應(yīng)用自身之外，控制器還必須運行AUTOSAR和一個HMI工具引擎。為了實現(xiàn)這些功能，設(shè)計人員應(yīng)使用一個Flash容量不低于1.5MB的產(chǎn)品。

　　本文選自電子發(fā)燒友網(wǎng)7月《汽車電子特刊》Change The World欄目，轉(zhuǎn)載請注明出處！