【導(dǎo)讀】區(qū)域控制器是汽車中的節(jié)點(diǎn)，在汽車的一個(gè)物理區(qū)域內(nèi)，為各傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備提供電源分配，數(shù)據(jù)連接和I/O采集與驅(qū)動需求。MCU是區(qū)域控制器的大腦，區(qū)域控制器中的MCU一般需要具備強(qiáng)大的處理能力，有很豐富的通訊接口，同時(shí)具備一定功能安全和信息安全等級。下面介紹區(qū)域控制器的一些關(guān)鍵技術(shù)和MCU解決方案。
汽車工業(yè)經(jīng)過百年發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入了有史以來最激動人心的時(shí)刻，技術(shù)的進(jìn)步有望帶來無與倫比的安全性，更高的生產(chǎn)率和更好的環(huán)境利益。但具有自動駕駛功能的純電動汽車不可能在一夜之間成為主流或平價(jià)。OEM意識到，他們需要為當(dāng)下和未來的汽車建立正確的架構(gòu)基礎(chǔ)。區(qū)域控制器是整車EE架構(gòu)的重要部分。本文討論實(shí)現(xiàn)區(qū)域控制器的關(guān)鍵技術(shù)以及MCU解決方案。——英飛凌汽車電子技術(shù)專家 張馳
區(qū)域控制器是汽車中的節(jié)點(diǎn)，在汽車的一個(gè)物理區(qū)域內(nèi)，為各傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備提供電源分配，數(shù)據(jù)連接和I/O采集與驅(qū)動需求。MCU是區(qū)域控制器的大腦，區(qū)域控制器中的MCU一般需要具備強(qiáng)大的處理能力，有很豐富的通訊接口，同時(shí)具備一定功能安全和信息安全等級。下面介紹區(qū)域控制器的一些關(guān)鍵技術(shù)和MCU解決方案。
1 高算力多核處理器
圍繞區(qū)域控制器和中央計(jì)算單元的EE架構(gòu)車輛，會使車輛中的ECU的數(shù)量減少，但也增加了一些ECU的處理器負(fù)載，因?yàn)橛懈嗟墓δ懿渴鸬竭@些。在物理上，區(qū)域控制器是多個(gè)ECU的邏輯集中點(diǎn)，這對于區(qū)域控制器中MCU的算力有了更高的需求。在傳統(tǒng)功能單一的ECU中往往使用性能較低的單核MCU即可滿足要求，而對于區(qū)域控制器，往往需要高性能的多核MCU才能滿足要求。在多核MCU中每個(gè)核可以跑一種單獨(dú)功能，多核即可實(shí)現(xiàn)多種功能，從而實(shí)現(xiàn)多種ECU功能的融合。
TC3xx微控制器是第2代AURIX?產(chǎn)品，搭載了多達(dá)六個(gè)TriCore? 1.62嵌入式內(nèi)核，每個(gè)內(nèi)核的時(shí)鐘頻率最高可達(dá)300MHz。下圖是TC3xx家族中的TC39x系列MCU模塊圖，TC39x的算力達(dá)到了4000 DMIPS。
Figure 1: TC39x Block Diagram
TC4xx微控制器是第3代AURIX?產(chǎn)品，搭載了多達(dá)六個(gè)TriCore? 1.8嵌入式內(nèi)核，每個(gè)內(nèi)核的時(shí)鐘頻率最高可達(dá)500MHz，并且集成一個(gè)PPU協(xié)處理器，可實(shí)現(xiàn)快速向量運(yùn)算，基礎(chǔ)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法以及其它一些復(fù)雜數(shù)學(xué)算法。PPU在未來的區(qū)域控制器中可以被應(yīng)用于建模，模型預(yù)測控制以及防入侵檢測等一些信息安全算法中。下圖是TC4xx家族中的TC4Dx MCU的模塊圖，TC4Dx的算力達(dá)到了8000DMIPS+72GFlops*1。72GFlops是由PPU貢獻(xiàn)的。
Figure 2: TC4Dx Block Diagram
*1. FLOPS是每秒浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)。1GFLOPS = 每秒十億（=10^9）次的浮點(diǎn)運(yùn)算。以多層感知器（Multi-Layer Perception ，MLP）為例，在輸入層神經(jīng)元數(shù)量=14，隱藏層神經(jīng)元數(shù)量=20，輸出層神經(jīng)元數(shù)量=1的情況下，大約需要1.7GFLOPS的算力。
2 連接和互通
在區(qū)域控制器體系中，每個(gè)傳感器和執(zhí)行器都根據(jù)其位置連接到本地區(qū)域控制器，然后區(qū)域控制器執(zhí)行一些數(shù)據(jù)幀格式轉(zhuǎn)換，匯總數(shù)據(jù)并通過高速以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送至中央處理單元。區(qū)域控制器一般通過控制器CAN或LIN總線和掛載在它上面的傳感器和執(zhí)行器通信，或者通過低速以太網(wǎng)或LVDS與攝像頭或其他ADAS傳感器進(jìn)行通信。這就要求區(qū)域控制器的主控MCU有豐富的CAN和LIN的通訊接口以及高速以太網(wǎng)接口。在區(qū)域控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的過程中，還需要考慮通信延遲的問題，在中央集中式架構(gòu)中，大部分的控制和執(zhí)行命令是由中央處理單元發(fā)出，有些命令（例如底盤和動力）對于延時(shí)有嚴(yán)格的要求，因此對于區(qū)域控制器中從高速以太網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)到CAN/LIN/低速以太網(wǎng)接口的延時(shí)時(shí)間也有了要求。
TC3xx/TC4xx家族產(chǎn)品都有豐富的CAN/LIN/Ethernet通訊接口。
Figure 3: TC39x/TC4Dx CAN/LIN/Ethernet Channel
TC4xx產(chǎn)品中更是集成專用的硬件通訊路由模塊CRE (CAN Routine Engine)/DRE (Data Routine Engine)。TC4xx中的一個(gè)CAN模塊中集成了4個(gè)CAN 節(jié)點(diǎn)，當(dāng)相同模塊中的CAN節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，可以通過CRE直接實(shí)現(xiàn)CAN數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，無需CPU和軟件介入。當(dāng)不同模塊中CAN節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)或者CAN節(jié)點(diǎn)和以太網(wǎng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，則可以通過CRE+DRE的方式直接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，也無需CPU和軟件介入。
Figure 4: TC4xx CRE & DRE
這種硬件路由引擎直接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的方式大大減少了數(shù)據(jù)延遲，CAN到Ethernet的轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)最少可以到15us，CAN到CAN的轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)最少可以到5us。
Figure 5: TC4xx Communication Latency
在未來的中央集成EE架構(gòu)中，通訊數(shù)據(jù)量不斷增加，高速以太網(wǎng)逐漸成為EE架構(gòu)中的主干網(wǎng)。而為了考慮數(shù)據(jù)通信安全和冗余，以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)架構(gòu)逐漸成為主流，區(qū)域控制器和中央控制單元?jiǎng)t都是以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)架中的節(jié)點(diǎn)。TC4Dx中有2路5Gbps的高速以太網(wǎng)接口和4路10/100Mbps接口，2路高速以太網(wǎng)接入以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)（1進(jìn)1出），4路低速以太網(wǎng)則可以接雷達(dá)或者攝像頭傳感器。2路高速以太網(wǎng)可以通過內(nèi)部集成的高速以太網(wǎng)橋（G-Ethernet Bridge）直接進(jìn)行以太網(wǎng)幀轉(zhuǎn)發(fā)。4路低速以太網(wǎng)接口之間也可以通過低速以太網(wǎng)橋（L-Ethernet Bridge）直接進(jìn)行以太網(wǎng)幀轉(zhuǎn)發(fā)。低速以太網(wǎng)接口和高速以太網(wǎng)接口之間也可以通過低速以太網(wǎng)橋+DRE+高速以太網(wǎng)橋直接進(jìn)行以太網(wǎng)幀轉(zhuǎn)發(fā)。這種方式大大減少以太網(wǎng)接口之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí)時(shí)間。
Figure 6: TC4xx Ethernet Bridge
在中央處理單元和區(qū)域控制器為節(jié)點(diǎn)的以太網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)中，往往需要傳輸多種以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，有些數(shù)據(jù)需要進(jìn)行確定性的傳輸（例如控制類數(shù)據(jù)），有些數(shù)據(jù)則會占用很大的帶寬（例如音視頻數(shù)據(jù)，ADAS傳感器數(shù)據(jù)等），有些則是常規(guī)數(shù)據(jù)（例如對于傳輸延時(shí)沒有要求）。因此，在這個(gè)骨干網(wǎng)絡(luò)中，需要對于以太網(wǎng)幀進(jìn)行分類，對于控制類數(shù)據(jù)要保證在可控的延時(shí)時(shí)間內(nèi)可以發(fā)送出去，對于音視頻或者ADAS傳感器數(shù)據(jù)要保證在正常傳輸?shù)耐瑫r(shí)不能干擾網(wǎng)絡(luò)中其他以太網(wǎng)幀的傳輸，造成其他高優(yōu)先級以太網(wǎng)幀阻塞。
Ethernet TSN協(xié)議很好的解決了這個(gè)問題，其中IEEE802.1Qav實(shí)現(xiàn)了流量整形，優(yōu)先級劃分和隊(duì)列管理，很好的解決了數(shù)據(jù)沖突的問題，而在此基礎(chǔ)上形成的IEEE802.1Qbv實(shí)現(xiàn)了時(shí)間整形（Time-aware Shaper）機(jī)制，允許端口按照一定的時(shí)基來控制流量是否允許傳輸，傳輸?shù)拈_關(guān)通過傳輸門（Transmission Gate）和門控制表（Gate Control List，GLC）來控制。通過這種時(shí)隙劃分機(jī)制，隔離了時(shí)間敏感消息流和其他普通消息流，既能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)間敏感消息的確定性傳輸，使得消息到達(dá)時(shí)間可預(yù)測，又能避免普通消息的干擾，提高實(shí)時(shí)性。IEEE802.1AS則給以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)提供了時(shí)間同步的機(jī)制，IEEE802.1AS-rev在此基礎(chǔ)上又增加了主時(shí)鐘冗余和多時(shí)間域的概念。
TC3xx/TC4xx以太網(wǎng)控制器支持的AVB/TSN協(xié)議如下：
Figure 7: TC3xx/TC4xx Ethernet TSN Support
*1) IEEE802.1 Qbv-prelim: 是指TC3xx的GETH的通道/隊(duì)列中支持一種slot功能。例如可以把一個(gè)同步周期分為3個(gè)slot, 然后配置3個(gè)隊(duì) 列，每個(gè)隊(duì)列占用一個(gè)slot，這樣就能實(shí)現(xiàn)3個(gè)隊(duì)列發(fā)送不同的以太網(wǎng)幀以及3個(gè)隊(duì)列發(fā)送的數(shù)據(jù)互不干擾。
3 互不干擾性
在面向區(qū)域的中央集中式架構(gòu)中，ECU的數(shù)量將大幅度減少，這一部分減少的ECU有一部分將并入?yún)^(qū)域控制器中，有些則會把控制功能往上傳至中央處理單元來實(shí)現(xiàn)，而自身則轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)智能傳感器或者智能執(zhí)行器。在這個(gè)過程中，區(qū)域控制器會承載越來越多的功能，而各個(gè)功能獨(dú)立運(yùn)行和互不干擾至關(guān)重要。
● 按核劃分
目前多核MCU在汽車電子上得到了廣泛的應(yīng)用，可以每個(gè)核分配一個(gè)功能，這樣每個(gè)功能并行運(yùn)行，提高運(yùn)行效率，并且能保證互不干擾，當(dāng)然這個(gè)需要依賴Memory Protection Unit (MPU)。TC3xx/TC4xx有多達(dá)6個(gè)CPU內(nèi)核，且每個(gè)CPU都支持Memory Protection Unit (MPU)。以TC3xx為例，每個(gè)CPU內(nèi)核都6組保護(hù)設(shè)置，每組保護(hù)設(shè)置有18個(gè)數(shù)據(jù)保護(hù)區(qū)，10個(gè)代碼保護(hù)區(qū)。當(dāng)配置代碼數(shù)據(jù)和代碼保護(hù)區(qū)后，其他CPU將無法訪問這些區(qū)域。另外考慮一個(gè)CPU中運(yùn)行操作系統(tǒng)的情況，當(dāng)有多個(gè)任務(wù)同時(shí)執(zhí)行時(shí)，可以給每個(gè)任務(wù)分配一組保護(hù)設(shè)置，這樣可以做到任務(wù)之間數(shù)據(jù)和代碼的隔離。
Figure 8: TC3xx/TC4xx MPU
另外區(qū)域控制器中的各項(xiàng)功能也會使用不同的MCU外設(shè)通道，也需要對外設(shè)進(jìn)行很好的隔離。在TC3xx/TC4xx中每個(gè)外設(shè)通道都有訪問保護(hù)（Access Protection），其實(shí)現(xiàn)的原理是給每個(gè)SRI總線master分配一個(gè)master tag ID， 每個(gè)外設(shè)通道都可以設(shè)置允許哪些master可以訪問該通道。通過這些方式可以把不同的外設(shè)分配給不同的內(nèi)核進(jìn)行訪問，從而保證其他內(nèi)核不會非法去控制不是屬于該內(nèi)核的資源。
● 虛擬化技術(shù)
中央集中式的架構(gòu)對于研發(fā)團(tuán)隊(duì)的組織架構(gòu)影響也是巨大的，在未來的區(qū)域控制器中可能整合了多種ECU功能，而原來開發(fā)這些功能的研發(fā)人員可能來自不同的團(tuán)隊(duì)，那么就會面臨幾個(gè)問題：
- 如何協(xié)調(diào)這些研發(fā)人員開發(fā)區(qū)域控制器？需要考慮這些研發(fā)人員以前使用的開發(fā)環(huán)境（如操作系統(tǒng)，編譯器，調(diào)試器等）可能是不一樣的。
- 如何重用以往項(xiàng)目中的軟件？
- 如何讓這些研發(fā)人員同步開發(fā)而且相互之間沒有干擾？
舉一個(gè)例子（不一定符合實(shí)際情況），現(xiàn)在要開發(fā)一個(gè)區(qū)域控制器（放在左車身域），這個(gè)區(qū)域控制器至少要實(shí)現(xiàn)左邊車身域的I/O控制和檢測（類似以前的BCM功能），作為車身的一個(gè)網(wǎng)關(guān)（Gateway），還要作為左車身域配電中心（Power Distribution），最后可能還要考慮能夠?qū)τ趻燧d在它上面的各個(gè)ECU進(jìn)行固件升級（OTA）。假設(shè)原來BCM和網(wǎng)關(guān)的軟件是不同兩個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)，他們用的OS也是不一樣的，現(xiàn)在想重用以前的BCM和Gateway的軟件，然后重新開發(fā)左車身域配電中心和對各個(gè)ECU進(jìn)行固件升級的功能。那么如何才能高效的完成這個(gè)項(xiàng)目？
虛擬機(jī)（VM, Virtual Machine）完美地解決了這些問題。虛擬機(jī)是一種通過模擬物理機(jī)來封裝和執(zhí)行其他軟件的軟件。被執(zhí)行的軟件可以是一個(gè)單一的程序，也可以是一個(gè)完整的操作系統(tǒng)，按照通常的方式執(zhí)行任務(wù)。Hypervisor是一個(gè)中間軟件層，用于在虛擬機(jī)之間劃分處理、內(nèi)存和通信資源，并將同時(shí)運(yùn)行的虛擬機(jī)調(diào)度和遷移到不同的資源上。虛擬化的一個(gè)主要用途是整合需要不同操作系統(tǒng)，以及相同操作系統(tǒng)的不同版本的ECU功能。
從微觀上來講，每個(gè)CPU內(nèi)核支持多個(gè)vm（例如vm0~vm7），各個(gè)虛擬機(jī)之間實(shí)際上是對CPU進(jìn)行分時(shí)復(fù)用，每個(gè)虛擬機(jī)之間可以用Level 2的MPU進(jìn)行數(shù)據(jù)和代碼的隔離。從宏觀上來講，每個(gè)功能可以由一個(gè)VM來實(shí)現(xiàn)，而每個(gè)VM實(shí)際都對應(yīng)一個(gè)或者多個(gè)CPUx.vmy。
以上述區(qū)域控制器為例，BCM功能用VM1來實(shí)現(xiàn) (假設(shè)原來是用一個(gè)三核MCU做的)，Gateway功能用VM2來做(假設(shè)原來也是用一個(gè)三核MCU做的)，VM3則實(shí)現(xiàn)區(qū)域配電功能，VM4實(shí)現(xiàn)OTA功能。VM1實(shí)際會包含cpu0.vm1, cpu1, vm1, cpu2.vm1，而VM2實(shí)際會包含cpu0.vm2, cpu1.vm2, cpu2.vm2, VM3用CPU3.VM1，VM4用CPU3.vm2。這樣，VM1和VM2依然還是可以重用以前的軟件（盡管以前用的是老版本的AUTOSAR軟件和操作系統(tǒng)），而新開發(fā)的功能VM3和VM4則可以用新的AUTOSAR版本。這些虛擬機(jī)之間用Hypervisor進(jìn)行管理和調(diào)用，實(shí)際上每個(gè)CPU的vm0就是運(yùn)行在Hypervisor模式，用于調(diào)度每個(gè)CPU的虛擬機(jī)，而所有CPU的vm0集合就是宏觀上所說的Hypervisor模式。
Figure 9: Hypervisor Example
除此之外，各個(gè)外設(shè)通道也可以設(shè)置各自的訪問保護(hù)（Access Protection），每個(gè)外設(shè)通道都可以設(shè)置允許哪些VM可以訪問該通道，從而做到VM之間的資源訪問隔離。
TC4xx MCU所使用的是TC1.8 TriCore?內(nèi)核，支持虛擬機(jī)。每個(gè)內(nèi)核支持8個(gè)VM (VM0~VM7)，它支持3套獨(dú)立CPU內(nèi)核寄存器，VM0和VM1各獨(dú)占1套，VM2~VM7共享另外1套內(nèi)核寄存器，因此從VM0或者VM1到其他VM可以快速切換。
Figure 10: Hypervisor Example
4 OTA
中央集中式的架構(gòu)會使硬件平臺變得統(tǒng)一化，包含控制器，傳感器，執(zhí)行器和各種接口，不同功能的實(shí)現(xiàn)全由運(yùn)行在各種硬件平臺上軟件進(jìn)行區(qū)分，從而真正實(shí)現(xiàn)“軟件定義汽車”。未來的區(qū)域控制器是車上某個(gè)區(qū)域的樞紐，它需要能夠?qū)燧d在它上面各種ECU，傳感器，執(zhí)行器的軟件進(jìn)行更新，除此之外它還需要能夠?qū)ψ陨淼能浖M(jìn)行更新。
TC3xx/TC4xx MCU都可以實(shí)現(xiàn)無感OTA，即TC3xx/TC4xx MCU有兩個(gè)獨(dú)立Bank的Flash, 當(dāng)程序運(yùn)行在其中一個(gè)Bank的Flash時(shí)，可以把更新的程序?qū)懭肓硗庖粋€(gè)Bank，在這個(gè)寫入過程中，自身的程序的運(yùn)行不會受到影響。
另外TC3xx/TC4xx MCU可以支持EMMC接口，最高訪問速度可達(dá)400Mbps，可以把其他ECU或者傳感器的更新固件放在外接的EMMC存儲器中，等到合適的時(shí)機(jī)，再對其他ECU或者傳感器進(jìn)行程序升級。
5 功能安全
隨著車輛功能的復(fù)雜性增加，由于EE系統(tǒng)的故障而導(dǎo)致的不安全行為的可能性大大增加。這迫使OEM廠商嚴(yán)格按照安全標(biāo)準(zhǔn)來開發(fā)車輛。目前，汽車EE架構(gòu)事實(shí)上的功能安全標(biāo)準(zhǔn)是ISO26262。
TC2xx/TC3xx/TC4xx都可以達(dá)到ISO26262 ASIL D的功能安全等級。英飛凌的質(zhì)量管理體系秉承“零缺陷”的文化理念，在研發(fā)AURIX? MCU產(chǎn)品過程中擁有一支專業(yè)的功能安全開發(fā)和管理團(tuán)隊(duì)，參與MCU設(shè)計(jì)，開發(fā)和驗(yàn)證中的各個(gè)流程。英飛凌不僅可以提供ASIL D功能安全等級的MCU產(chǎn)品，同時(shí)還可以提供完整的功能安全文檔（如安全手冊，F(xiàn)MEDA表格等）以及安全軟件庫 (Safety Library)。
Figure 11: AURIX? Safety Cornerstones
TC3xx系列MCU是全球第一個(gè)獲得ISO26262-2018證書的MCU產(chǎn)品。
Figure 12: TC3xx ISO26262-2018 Certification
6 信息安全
網(wǎng)聯(lián)化是實(shí)現(xiàn)未來中央集中式EE架構(gòu)的基礎(chǔ)，萬物互聯(lián)給用戶帶來便利的同時(shí)，也同時(shí)會給傳統(tǒng)汽車帶來安全隱患。在中央集中式EE架構(gòu)以以太網(wǎng)作為骨干網(wǎng)絡(luò)，中央處理單元和區(qū)域控制器通過以太網(wǎng)進(jìn)行通信，區(qū)域控制器則通過CAN/LIN總線和子ECU，傳感器以及執(zhí)行器通信。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，任何一個(gè)ECU/傳感器/執(zhí)行器都可以用OTA進(jìn)行升級，在這個(gè)過程中，如果升級的固件在傳輸?shù)倪^程中被黑客非法篡改，那么將會帶來嚴(yán)重的后果。這個(gè)就要求區(qū)域控制器可以支持加密傳輸，簽名，驗(yàn)簽，安全啟動等功能。
TC3xx MCU內(nèi)部的Full EVITA HSM模塊，包含ARM Cotex-M3的處理器，AES加速引擎， PKC模塊和Hash模塊。AES加速引擎支持AES128算法（對稱加密算法），PKC支持ECC256（非對稱加密算法），SHA256，和真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器。
Figure 13: TC3xx HSM
另外我們的第三方合作伙伴也可以提供符合AUTOSAR規(guī)范的HSM商用軟件。
Figure 14: TC3xx HSM Software
TC4xx MCU會使用全新的Cyber security realtime module (CSRM)作為可信硬件環(huán)境，其中包含最高500MHz Tricore 1.8內(nèi)核，PKC模塊，TRNG和CSS模塊，其性能比TC3xx HSM提升5~15倍，更重要的是TC4xx MCU CSRM不僅支持EVITA Full, 而且兼容ISO21434規(guī)范。另外TC4xx CSRM除了支持原來TC3xx HSM中的算法之外，還支持SM2/3/4國密算法。
Figure 15: TC4xx CSRM
7 低功耗
隨著電子化程度的推進(jìn)，高功率及高算力芯片使用率的提升，整車負(fù)載的用電需求量也在不斷提高。功耗問題處理不好，尤其對新能源車來說，會直接影響其續(xù)航里程、成本和客戶體驗(yàn)。如何一方面滿足功能需求，同時(shí)將功耗降到最低，除了系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的優(yōu)化外，在元器件選型時(shí)也要關(guān)注不同模式下的功耗指標(biāo)。
TC3xx/TC4xx MCU把供電域分為主供電域（Power-On Domain）和休眠域兩部分（Standby Domain）。主供電域由Vext提供電源，休眠域由Vevrsb提供電源，Vext和Vevrsb可以接在一起，也可以分成兩個(gè)獨(dú)立電源供電。當(dāng)MCU進(jìn)入休眠模式后，主供電域關(guān)閉，休眠域持續(xù)工作。在休眠域中有一個(gè)休眠控制器（SCR, Standby Controller），它主要以8位的8051內(nèi)核構(gòu)成，也可以進(jìn)行編程，這樣就極大得提高了在休眠模式下對于喚醒模式設(shè)置的靈活性。下表是SCR的基本資源和休眠模式功耗情況：
Figure 16: SCR/Standby Current
8 延續(xù)性考慮
在OEM或者Tier-1進(jìn)行區(qū)域控制器主控MCU選型時(shí)除了產(chǎn)品本身符合應(yīng)用需求之外，一般還需要考慮研發(fā)時(shí)間和成本。MCU是ECU中最復(fù)雜的半導(dǎo)體器件，研發(fā)團(tuán)隊(duì)需要花很長時(shí)間才能熟悉一個(gè)MCU平臺。目前TC3xx MCU產(chǎn)品已經(jīng)在國內(nèi)多家OEM的區(qū)域控制器中得到廣泛的應(yīng)用，這類區(qū)域控制器目前主要還是負(fù)責(zé)車身部分的控制。TC4xx MCU對于TC3xx MCU有很好的兼容性考慮，主要有下面因素：
● 開發(fā)速度：
TC3xx是基于TC1.6.2內(nèi)核，而TC4xx是基于TC1.8內(nèi)核，TC1.8兼容TC1.6.2。TC4xx的開發(fā)環(huán)境和TC3xx完全一樣（編譯器，調(diào)試器等），如果研發(fā)工程師已經(jīng)熟悉TC3xx開發(fā)環(huán)境，那么對于TC4xx可以迅速上手。
● 軟硬件兼容：
TC4xx和TC3xx大部分外設(shè)資源都保持一致，引腳分配也保持很大部分的兼容性。因此，硬件工程師可以沿用大部分之前的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，軟件工程師可以沿用各個(gè)外設(shè)模塊的理解，無需再學(xué)習(xí)一遍。對于相同部分的外設(shè)資源，MCAL部分的配置也是保持不變的。
● 安全概念：
TC4xx沿用了大部分TC3xx的安全概念，例如CPU鎖步，F(xiàn)lash/RAM ECC保護(hù)，電源和時(shí)鐘檢測等。因此，對于功能安全開發(fā)部分，如果之前是基于TC3xx MCU進(jìn)行開發(fā)的，TC4xx也可以沿用大部分的功能安全開發(fā)和設(shè)計(jì)理念。
● 可靠性：
TriCore?內(nèi)核推出至今已經(jīng)有20年以上的時(shí)間，被多家OEM廣泛使用。TC3xx/TC4xx MCU中的很多外設(shè)模塊也是很老的IP模塊，經(jīng)過20多年的迭代和更新，目前已經(jīng)變得非常穩(wěn)定和可靠。
Figure 17: TC3xx to TC4xx Synergies
參考文獻(xiàn)
兩萬字解讀從分散到集中式汽車E/E架構(gòu)動機(jī)與挑戰(zhàn)
區(qū)域控制器在新架構(gòu)中的作用有哪些
下一代整車級架構(gòu)解決方案——區(qū)域控制器
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