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程式碼實現現代汽車
 

【作者: Ross McOuat】   2018年03月23日 星期五

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現今的車輛配備許多電子裝置,基本款的車型就已裝載數十種電子控制模組,豪華車款的數量甚至更多。這些電子裝置支援主控台觸控螢幕的操作,以便車輛與車外環境無縫順暢地通訊。環景攝影機和雷達感應器搭配煞車系統運作,旨在保障用路安全。部分車款甚至可以自行停妥。


要使這些車輛運作,需要使用數億行的程式碼。如此大量的程式碼,甚至比客機使用的還多,而且這還只是一個開始。日益提高的連線功能、自主性與電動化程度,意味更多的程式碼和更嚴苛的處理器需求。


汽車製造商必須精通系統整合


圖1 : 車輛運作日益提高的連線功能、自主性與電動化程度,意味更多的程式碼和更嚴苛的處理器需求。
圖1 : 車輛運作日益提高的連線功能、自主性與電動化程度,意味更多的程式碼和更嚴苛的處理器需求。

車輛功能經常採用專屬處理器和獨特軟體。例如,通常用來控制煞車系統的電子裝置與軟體,和傳動系統的控制元件極為不同。然而,這兩種系統的硬體和軟體可重複使用的不多,這也為汽車製造商帶來了挑戰。這意味更緩慢、更高成本的產品開發,以及更長的面市時間。


每個組件的設計與車輛其他系統截然不同,程式設計的效率也因此降低。軟體與車上各個連接點經常無法相容,需要更多的程式碼來輔助資訊傳輸。以動態穩定性控制為例,這項操作需要煞車與傳動系統之間的即時通訊,以確保車輛施加的制動力和傳動力達成最佳的平衡。每個系統各自執行獨特的軟體,因此可能需要另一層軟體,兩種系統才能彼此連線並「交談」。



圖2 :  未來的車輛擁有多達6倍的程式碼行數,圖為每輛車平均使用的程式碼行數與不斷增加的可擴充性、彈性和重複使用需求對照。
圖2 : 未來的車輛擁有多達6倍的程式碼行數,圖為每輛車平均使用的程式碼行數與不斷增加的可擴充性、彈性和重複使用需求對照。

為了可靠執行程式碼,高效能的運算也不可或缺。例如,在先進駕駛輔助 (ADAS) 與自駕系統中,處理器必須接收感應器 (例如雷達、光學雷達和視覺系統) 所產生的龐大資料。透過這些資料,處理器可以判斷障礙物的位置、預測動作、規劃車輛行駛路徑,甚至沿線控制車輛。處理器會不斷即時更新最佳路徑,以因應真實環境中用路人多變的行為。處理器需要安全、正確連線到轉向系統、煞車系統、儀表板,以及車身周圍的感應器,並與這些裝置通訊。


提升乘車體驗、滿足新興商業模式需求等市場期望,則更進一步加重汽車製造商的壓力。類似於智慧型手機,車輛也必須提供可升級和個人化的連網體驗,同樣的,汽車也應該要有新增功能,還要可以訂閱新服務。


這些全都為汽車製造商帶來絕佳機會和極端的複雜性,他們不得不精通硬體、軟體與安全性的系統整合;也因此面臨龐大的壓力,必須加緊腳步,向消費者推出最新功能。對於整個車輛應用領域 (甚至是市場區塊和地理區域),必須採用標準化的作業方式,以滿足對效能日益升高的需求,並控管暴增的開發成本。


重新改造硬體可因應高複雜性

恩智浦體認到必須徹底改造硬體,才能支援未來的車輛軟體。


搭載了通用的硬體安全引擎。相較於現今安全效能頂尖的平台,S32提供高達10倍的效能。S32也針對恩智浦所有的車用處理器提供相同的軟體開發環境,這表示汽車製造商可以在數百種應用之間 (從座椅傾斜度調整到自動駕駛),使用相同的基本程式碼。


多達 90% 的程式碼能夠重複使用,可讓汽車製造商省下寶貴的開發時間,加速推出新車上市的時間。


另一項顛覆產業的技術就是汽車製造商可以利用 S32 的安全無線 (over-the-air;OTA) 更新功能,在車輛售予消費者之後,長期提供新產品和功能。汽車製造商可以在整個車輛使用壽命期間,配合消費者的喜好,提供選購的套裝配件,甚至推出新的功能和系統。S32 OTA 可讓 S32 處理器所執行的應用程式實現零停機和完整的回復功能。


特殊架構改變汽車開發方式


圖3 :  多達 90% 的程式碼能夠重複使用,可讓汽車製造商加速推出新車上市的時間。
圖3 : 多達 90% 的程式碼能夠重複使用,可讓汽車製造商加速推出新車上市的時間。

‧S32系列產品皆具備可擴充性:從小型的低功率ARM Cortex-M、即時最佳化Cortex-R,到最高效能的Cortex-A效能等級,每個效能等級皆具備ASIL D功能。


‧安全的無線更新能力:透過安全閘道器和共通的應用領域架構,針對所有採用S32 的汽車應用,提供零停機 OTA 功能搭配完整的回復選項。


‧安全性:在 S32 系列所導入各個新系統單晶片 (SoC) 中,皆採用了恩智浦核心安全概念的精華,成為汽車產業標竿的可擴充解決方案。


‧一致的開發環境:S32 SDK 允許各應用領域共用開發資源,避免重複使用多重軟體模組、特定應用週邊裝置和各種微控制器上的加速器,提供量身打造的硬體支援,滿足重要應用領域的需求,例如安全閘道器、雷達、視覺、傳動、煞車和馬達控制。


‧人工智慧:S32 平台支援各種 ADAS 應用專用的 AI 加速器,可加速演算法的運算以支援功能執行,例如在視覺、雷達和感測器融合應用中的物體偵測及分類功能。


現今的新車款配備大量的安全、個人化與連線功能。自動駕駛的發展程度越高,軟體的重要性只會日益增加。因此,若要因應現今不斷升高的複雜性,共通的硬體與軟體平台則是關鍵所在。


(本文作者Ross McOuat為恩智浦半導體汽車微控制器產品線副總裁)


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