对汽车功能需求持续增加,主控芯片有何变化

随着消费者对汽车功能的需求持续增加，车身应用的安全、低功耗高性能等参数也有着越来越高的要求，32位处理器将逐步成为主导，为此恩智浦推出了高性能的S32K系列芯片。

据Strategy Analytics的统计数据显示，2016年，在轻型汽车上安装的一半以上微控制器均用于车身应用，安装使用量超过13亿个。平均每辆车安装了将近15个车身MCU，截止2016年，安装在轻型汽车的MCU总价值就将近18亿美元，在汽车的MCU需求中，它的价值占到了30%的比例。

车身控制领域在以下几种力量的推动下，将从8位、16位的MCU逐步转移到32位的行列中，近年来，车身MCU使用中，32位处理器的比重将逐步加大，如图1所示。

图1  汽车MCU需求分布（摘自Strategy Analytics的统计数据）

首先是消费者对汽车功能的需求在不断增加：随着市场的逐渐成熟，越来越多的汽车将会推出电动座椅、升降挡板、智能LED、导航、数码仪表、车载娱乐等新型的功能，这些新型功能的实现，对MCU的性能有着更高的要求，使用32位的处理器将显著提高经济效益。

其次是车身应用要求也不断的提高，在汽车中投入的传感器越来越多，处理器带宽和处理能力的要求也随着提高，对处理器的车身控制和网络网关处理能力要求不断提升，如CAN-FD，其专业度将显著提高，只有高性能的处理器才能处理和管理渐增的通信速率。

尽管要求功能是要中之要，但是低功耗要求还是至关重要。尤其汽车作为移动应用，功耗无疑是重要的考虑因素。哪怕单个的应用功耗一般，但是整个系统加起来的总功耗还是很高的。对于汽车安保和门禁这类系统，这些器件必须应对一个频繁的唤醒、快速启动、高性能任务执行和快速关闭周期等，需要它们具有较低的静态模式漏电，并且提供多种低功耗运行模式，防止长时间停车的情况。

作为第二大汽车为控制器的供应商，恩智浦在汽车的发展中扮演着重要角色，恩智浦的15年汽车产品持续供应承诺为它们提供了有力的保证。恩智浦推出的新型S32K系列将进一步扩展该产品组合，它是几个ARM的MCU/MPU系列中的第一个系列，带来了全新的硬件设计，并且为客户提供了汽车级的软件和工具。

目前，15家全球顶级的汽车制造商已经有10家在下一代的汽车中使用S32K，因此S32KMCU系列必将成为车身ECU发展的方向。随着S32K系列开始分销，在市场上的采用率也会进一步提高，包括汽车二级和三级的供应商。该系列的产品推出后，将被更广泛的客户群体采用。

恩智浦S32K系列的器件特别适合例如车窗、天窗、后挡板、空调控制、电池管理及后期尾气排放等，该系列将一套汽车级的工具和软件与ARM Cortex的可扩展组合在一起，这些MCU能满足未来硬件的功能需求，将显著提高硬件和软件的重复使用率，缩短开发时间，提高上市的效率。

该系列的第一个成员S32K144目前已经通过分销渠道向普通市场销售，采用Cortex-M4F的内核，支持浮点数运算单元和DSP指令，提供512KB的闪存，具有下一代连接线、安全性和低功耗特性。如图2所示为S32K144的构成。

图2  S32K144框架结构

◆ 高性能：ARM CortexMF4最高达到112MHZ（集成FPU）。

◆ 软件构架友好：具有独立的CPU和外设时钟-48MHZ1%IRC；LP中不需要PLL初始化，寄存器在所有模式下均可保持；ADC可用编程器触发，无软件延迟计数器或额外中断。

◆ 功能安全：ASIL B或以上提供ISO026262支持，具有存储器保护单元；Flash/数据flash和RAM上具有ECC，看门狗具有独立的内部OSC；ADC和ACMP之间具有多样性；SPI/SCI和FlexIO之间具有多样性；具有内核自检库；具有可拓展的LVD保护，CRC数据加密保护，支持CANFD。

◆ 低功耗：低泄露技术，多种VLP模式和IRC组合，模拟阈值唤醒。

其他五个系列的成员具有可扩展性、可选闪存、部分采用ARM Cotex-M0+内核。该系列所有成员都采用ISO CAN FD技术，编程模式下的速率最高可达8MB/s，还采用符合SHE规范的硬件安全模块来实现ECU之间的通信，在最高温度125℃的环境温度下，这些器件的工作电压为3V到5V，恩智浦免费的S32 Design Studio IDE和全面软件开发包（SDK），可以让客户快速响应快速变化的市场要求，加快研发速度，加快产品上市的效率，该软件支持如图3所示。

图3  软件支持