高端“车用安全单片机”， 在所有场合都能安全控制汽车

RH850/P1x-C单片机是世强代理的汽车电子领导品牌瑞萨电子开发了可进一步提升汽车安全性的单片机，即可结合多种安全功能来进行“判断”的系统大脑（单片机）。本期介绍的单片机，为高端（high-end model）的新系列产品RH850/P1x-C单片机！RH850/P1x-C单片机将稳健的安全功能和驾驶支持系统所需的各种功能嵌入在一个芯片中。

 

一、RH850/P1x-C单片机结合多种安全功能，提高汽车的安全性级别

 

汽车的电子化促使安全功能也加速进化

例如，欧盟规定了新车必须搭载“减轻碰撞损害刹车系统（FCM：Forward Collision Mitigation System）”，就是当自车急速靠近前方车辆时将启动刹车的系统。在日本，既能启动刹车（减速）又能使汽车自动停止系统的价格也正在迅速降低，最近以5万日元左右便可选配，非常引人关注，现已发展成为车价较低的轻型汽车的装备之一。

为了使车速保持在一定速度，以往的巡航控制系统也已进化为“自适应巡航控制系统（ACC：Adaptive Cruise Control：车间距离控制装置）”，可使自车与前车保持一定的车间距离并跟着前车行驶，仅在不存在前车的情况下，才以设定的速度行驶。在减轻驾驶疲劳及改善油耗等方面备受期待。

 

因低价格而加速普及

汽车要超出车道时就会通过警报来通知驾驶员的“车道偏离预警装置”中，出现了一种动力辅助系统（Power Assist System），该系统可以以较小的力量来控制方向盘以维持车道。这个系统在国际上的通用名称为“车道保持辅助系统（LKAS：Lane Keeping Assist System）”。

除了这些直接支持驾驶的对策之外，我们还提供多种电子设备以支持安全驾驶，如提供自动读取的道路标识及自动检测步行者等信息，以及可检测出驾驶员的疲劳驾驶或打盹等的驾驶员支持功能等。消费者可以合理的价格购买到这些从未想到过的安全功能（图1）。

安全功能的大脑——单片机

安全功能是通过雷达和相机等传感器获取信息的。例如，通过红外线激光的反射时间进行测距的激光雷达、利用毫米波波段的毫米波雷达、以及使用了超声波传感器的雷达等都可用来测定距离和相对速度。这些雷达中很多时候同时使用了多个传感器，红外线相机是为了感测到夜间行走的行人而使用的，而为了识别道路标识和障碍物等时大多使用普通相机而非使用雷达。通过使用多个相机进行拍摄就能识别更大范围的状况。

这些传感器及相机的信息将被送到单片机进行处理，当信号被送到促动器和ECU后便可安全地控制汽车，而这些系统所需要的头脑就是单片机。

  

自车一直跟随的前车上有东西掉落，而且旁边的车道上也有车辆在行驶阻碍了逃生，怎么办？

 

多种安全功能的配合可作出重要的“判断”

为了实现更高的安全性能，我们加速了研究开发。以前，我们一直致力于研究如何提高“跟随前车”及“刹车以避免追尾”的每一种功能的安全性能，今后，我们还必须探讨如何应对“在自车和前车之间突然有其他车辆插入时”以及“从前车上有东西掉落时”等仅通过刹车已不能解决的问题。

因此，我们计划追加方向盘操作功能。在这种情况下，光是识别前车是不够的，还需要感测汽车周围的车辆状况，尤其是靠近自车的车辆速度及位置等。甚至还需考虑路肩以及与护栏等路边设施之间的距离等。否则，为了避开障碍物而打转方向盘时，就有可能刮蹭到其他车辆或护栏或者发生碰撞事故（图2）。

如果要进行多个操作，就需要同时对多于目前几倍的信息进行处理。为了进行这些处理，就需要一个可将从多个传感器传来的信息集中到一个地方进行处理的强力单片机。但是如果进行这些处理的单片机过于分散，将因产生通信开销（Communication Overhead）而导致应对迟缓。因此，为了迅速作出正确的“判断”，就需要将信息集中在一个大脑即单片机中进行处理。

 

二、将必要功能集中在一个芯片中的安全单片机隆重登场

 

RH850/P1x-C单片机将强大的安全功能和驾驶辅助系统的需要集于一身

为了实现更高的安全功能，以及为了对增大的信息量和多种安全功能的配合进行正确“判断”，瑞萨电子开发出了RH850/P1x-C单片机。RH850/P1x-C是一种在满足高度安全需要的同时能够进行协调控制的多合一单片机。它将来自多个相机和传感器的信息进行一元化处理以驱动控制系统和促动器（Actuator）等。

 

1、多合一

以往，复杂的控制都是通过将安装在每个传感器上的单片机连接后进行处理的。但是，这种方法不仅使信息交换的处理变得更加复杂，也使在单片机之间进行交换的信息安全管理变得繁杂，而且由于硬件的增加还将导致功耗增大以及因零部件数量的增加而导致成本增加等问题，因此只被用于极少部分的车型中。采用处理能力强而且具有丰富的I/O的RH850/P1x-C单片机，可应用于更加广泛的车型并能进行高度的处理。

 

2、安防和安全

RH850/P1x-C单片机获得了车载系统功能安全国际标准“ISO26262” 中规定的最高安全级别“ASIL-D”的认证，车载安防方面也实现了相当于EVITA Medium级别的安全要求。EVITA是欧盟的一个车载安防的研究项目，用于开发车载网络的安全规格。因连接车载网络的装置不同其安防水平也不相同，连接多个ECU的装置需要搭载满足EVITA Medium规定的硬件保护模块(HSM，hardware security modules)。

 

3、感测

为了高速且正确地处理来自传感器的大量信息，并确保其高可靠性，CPU内核（以240MHz运行）采用了双核锁步(Dual Core Lockstep)方式。因此，虽然看上去像是单核，但实际上是以锁步结构连接着两个核，在确认得出相同结果后再运行（图3）。通过采用双核锁步方式和场逻辑(field logic) BIST（机器在组装后为了发现故障而进行的逻辑电路自我测试）技术，实现了功能的安全性。

程序用的闪存最大为8MB，所以具备搭载大规模的识别及控制程序的能力。而且，数据闪存（data flash）为192KB、RAM为1MB。当然，主要部分仍由ECC（错误检查和纠正）提供安全保护。

4、网络

为了进行安全地协调控制，接口除了CAN（预计支持下一代安全方式）、FlexRay之外，还备有车载以太网。而且还将搭载面向车载传感器的接口SENT（Single Edge Nibble Transmission，单边半字节传输协议）和数字设备用的接口CSIH（时钟同步式串行接口H）。无论是传感器还是其他类型的单片机都可以很容易地连接（图4）。

RH850/P1x-C通过最新的40nm工艺制造而成，功耗为0.9W（最差值），不需要特殊的散热装置。保证最高运行温度（节温度、Tj）为150℃，可以在高温环境下使用。

RH850/P1x-C单片机提供可最大限度发挥设备真正价值的解决方案

RH850/P1x-C单片机为系列产品，可以根据不同目的而使用不同结构的单片机。RH850/P1M-C单片机由单核构成（由于采用双核锁步方式，物理上装备了两个核），适合用于对控制ECU等进行个别控制。而RH850/P1H-C单片机由双核构成（具有相同的4个核），用于进行协调控制。由于系列产品可使用相同的指令集，而且从控制ECU到协调控制都进行支持，实现了软件资产的有效利用。

另外，瑞萨电子对通过高画质来识别周围物体的全景（全方位）监视系统的R-Car族产品进行了展开，将之与RH850/P1x-C单片机结合使用，从感测周围物体到车辆控制网关以及个别的安全控制系的ECU，都提供解决方案（图5）。

预计从2015年12月起推出RH850/P1x-C系列产品的样品，并从2016年9月起开始投入量产。而且，我们还将尽早提供无需实际芯片便可进行主板和软件设计的模型库的开发环境。我们将提供发挥了瑞萨电子丰富且强有力的节能系统设备解决方案。