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  近年來，汽車電子向電氣化、網(wǎng)絡(luò)化和自動駕駛方向發(fā)展迅速。汽車系統(tǒng)的復(fù)雜性不斷提高，汽車零部件的數(shù)量也逐漸增加，汽車設(shè)計師對功能安全的考慮也達(dá)到了一個新的高度。

  行業(yè)對汽車芯片功能安全的定義，ISO介紹26262標(biāo)準(zhǔn)及不同標(biāo)準(zhǔn)ASIL級別(A/B/C/D)分解和表示都做了詳細(xì)的解釋。本文不再針對通用性。MCU介紹了基礎(chǔ)資源的功能安全，如：Cpu，F(xiàn)lash，RAM，時鐘、電源、WDT，PWM及ADC等等，從車配圖MCU的HMI討論方向，詳細(xì)介紹英飛凌TraveoTM T2G-C系列MCU的“SignatureUnit”(見圖1)屬性及使用方法。

  英飛凌 TraveoTM T2G系列MCU，憑借著高性能，低功耗，接口豐富的特點(diǎn)，迅速廣泛用于車身控制，域控制器，信息娛樂，儀表/智能座艙等應(yīng)用，受到客戶的一致好評。那么，TraveoTM T2G 有哪些核心亮點(diǎn)呢?

  TraveoTM T2G核心亮點(diǎn)

  TraveoTM T2G從TraveoTM T1G的Arm® Cortex®-R5F內(nèi)核演變成單Cortex®-M4/M7或雙 Cortex®-M7F內(nèi)核，單核主頻最高350MHz, 運(yùn)算能力可達(dá)1500DMIPS;

  支持Dual Bank Flash架構(gòu)以滿足FOTA設(shè)計要求;

  支持多種低功耗模式;

  集成豐富的eMMC, Hyper Bus, CAN/CAN-FD及1Gb Ethernet等接口;

  支持eSHE/HSM以滿足信息安全的應(yīng)用需求。

  TraveoTM T2G-C是 T2G系列MCU的一個子集，除了具備以上T2G基本功能外，還支持2.5D圖形引擎，內(nèi)置4MB VRAM，MIPI視頻輸入和LVDS視頻輸出等接口，可以滿足中、大尺寸圖形儀表，HUD及低成本智能座艙的應(yīng)用需求。

  圖一 基于T2G-C 大尺寸液晶儀表方案框圖

  隨著新能源汽車的普及，中、大尺寸液晶虛擬儀表迅速占領(lǐng)市場。此類儀表拋棄了傳統(tǒng)物理指針及LED指示器，將擋位信息，車輛狀態(tài)，警示圖標(biāo)等直接顯示在液晶儀表上。這些圖標(biāo)及信息對車輛行駛安全起到至關(guān)重要的作用，一旦發(fā)生無法顯示或顯示錯誤(圖二)，將對駕乘人員的人身安全產(chǎn)生關(guān)鍵影響。所以，汽車儀表需要具備監(jiān)控和檢測這類 “功能安全” 圖標(biāo)的功能。

  圖二 圖標(biāo)的正確和異常顯示示例

  TraveoTM T2G-C作為具備圖形顯示功能的MCU, “Signature Unit” 可以在內(nèi)容豐富的人機(jī)界面中，截取選定區(qū)域中任意形狀的視頻流，并通過CRC校驗方式檢查關(guān)鍵圖形的顯示是否正常。這樣可以完全滿足儀表應(yīng)用功能安全標(biāo)準(zhǔn)ASIL B等級的要求。那么 “Signature Unit” 由哪些功能構(gòu)成，又是如何工作的呢?我們結(jié)合(圖三)一起往下看：

  圖三 Signature Unit工作流程

  首先，T2G-C這顆芯片的“Signature Unit”支持最多8個”Evaluation Windows”來實(shí)現(xiàn)”Signature Calculation”(“驗簽”)。驗簽操作可以在每一幀數(shù)據(jù)輸出過程中選擇8個window同時進(jìn)行，也可以選擇部分window進(jìn)行。結(jié)合alpha mask可以實(shí)現(xiàn)任意形狀的顯示圖形被監(jiān)測，如(圖四)中window 4黃色部分。當(dāng)不同window發(fā)生重疊時，僅最頂層的window參與輸出像素的 “驗簽” 。

 

  圖四

  其次，”Signature Calculation”操作是將實(shí)質(zhì)顯示視頻流的Computation Signature值與期望顯示視頻流的Reference Signature值做”Verify”(驗證)，一旦出現(xiàn)不匹配并達(dá)到設(shè)定的異常計數(shù)次數(shù)，即表明有期望被顯示的圖形或圖標(biāo)沒有被正確顯示，芯片會有Error Event輸出。根據(jù)該Error Event信息，開發(fā)人員可以根據(jù)系統(tǒng)的功能安全需求，對Timing Controller進(jìn)行干預(yù)，將儀表顯示的圖像信息切換到備份的 “安全” 場景，例如將出現(xiàn)異常的圖標(biāo)設(shè)置為單一顏色進(jìn)行提示，或者將整個顯示界面更改為原始顯示界面和安全提示界面交替顯示的模式等。

  實(shí)質(zhì)顯示視頻流的Signature Computation可以取自顯示控制路徑下的”frame generation”, “gamma correction”, 或”dithering” 中任一環(huán)節(jié)。期望顯示視頻流的Reference Signature可以通過如下兩種方式進(jìn)行獲取：

  ●將待顯示的正確圖標(biāo)完全顯示出來，通過“Signature Unit”進(jìn)行數(shù)據(jù)捕捉;

  ●采用第三方圖形工具，如”Altia DeepScreen”，對顯示的正確圖標(biāo)進(jìn)行獲取。

  根據(jù)以上介紹，大家可以對T2G-C芯片如何實(shí)現(xiàn)HMI的功能安全有一定的了解。結(jié)合其它基礎(chǔ)資源的功能安全處理，開發(fā)人員能夠快速開發(fā)出符合功能安全要求的液晶虛擬儀表。