作者：英飛凌汽車電子生態圈 閆瑤
英飛凌 TraveoTM T2G系列MCU於2019年推出，憑藉著高性能，低功耗，接口豐富的特點，迅速廣泛用於車身控制，域控制器，信息娛樂，儀表/智能座艙等應用，受到客戶的一致好評。
本文從車用圖形MCU的HMI方向展開討論，詳細介紹 Traveo™ T2G-C系列MCU的 “Signature Unit” 屬性和使用方法。通過本文介紹，結合其它基礎資源的功能安全處理，開發人員能夠快速開發出符合功能安全要求的液晶虛擬儀表。
英飛凌技術專家 閆瑤
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近年來，汽車電子朝向電氣化，網聯化和自動駕駛方向快速發展。汽車系統的複雜度不斷提升，車內零部件的數量也逐漸增加，汽車設計者對功能安全的考慮也上升到新的高度。
業界對汽車晶片功能安全的定義，ISO 26262標準的介紹以及不同ASIL等級（A/B/C/D）的分解和說明都做過詳細的解讀。本文不再針對通用MCU基礎資源的功能安全展開介紹，如：處理器，Flash，RAM，時鐘，電源，WDT，PWM及ADC等， 而從車用圖形MCU的HMI方向展開討論，並詳細介紹英飛凌 TraveoTM T2G-C系列MCU的 “Signature Unit” （見圖一）屬性和使用方法。
英飛凌 TraveoTM T2G系列MCU於2019年推出，憑藉著高性能，低功耗，接口豐富的特點，迅速廣泛用於車身控制，域控制器，信息娛樂，儀表/智能座艙等應用，受到客戶的一致好評。那麼，TraveoTM T2G 有哪些核心亮點呢？
TraveoTM T2G核心亮點
- TraveoTM T2G從TraveoTM T1G的Arm Cortex-R5F內核演變成單Cortex-M4/M7或雙 Cortex-M7F內核，單核主頻最高350MHz, 運算能力可達1500DMIPS；
- 支持Dual Bank Flash架構以滿足FOTA設計要求；
- 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用需求。
<圖一> 基於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市場。此類儀表拋棄了傳統物理指針及LED指示器，將擋位信息，車輛狀態，警示圖標等直接顯示在液晶儀表上。這些圖標及信息對車輛行駛安全起到至關重要的作用，一旦發生無法顯示或顯示錯誤（圖二），將對駕乘人員的人身安全產生關鍵影響。所以，汽車儀表需要具備監控和檢測這類 “功能安全” 圖標的功能。
<圖二> 圖標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” 可以在內容豐富的人機界面中，截取選定區域中任意形狀的視頻流，並通過CRC校驗方式檢查關鍵圖形的顯示是否正常。這樣可以完全滿足儀表應用功能安全標準ASIL B等級的要求。那麼 “Signature Unit” 由哪些功能構成，又是如何工作的呢？我們結合（圖三）一起往下看：
<圖三> Signature Unit工作流程
首先，T2G-C這顆晶片的“Signature Unit”支持最多8個”Evaluation Windows”來實現”Signature Calculation”（“驗簽”）。驗簽操作可以在每一幀數據輸出過程中選擇8個window同時進行，也可以選擇部分window進行。結合alpha mask可以實現任意形狀的顯示圖形被監測，如（圖四）中window 4黃色部分。當不同window發生重疊時，僅最頂層的window參與輸出像素的 “驗簽” 。
<圖四>
其次，”Signature Calculation”操作是將實質顯示視頻流的Computation Signature值與期望顯示視頻流的Reference Signature值做”Verify”(驗證)，一旦出現不匹配並達到設定的異常計數次數，即表明有期望被顯示的圖形或圖標沒有被正確顯示，晶片會有Error Event輸出。根據該Error Event信息，開發人員可以根據系統的功能安全需求，對Timing Controller進行干預，將儀表顯示的圖像信息切換到備份的 “安全” 場景，例如將出現異常的圖標設置為單一顏色進行提示，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。
實質顯示視頻流的Signature Computation可以取自顯示控制路徑下的”frame generation”, “gamma correction”, 或”dithering” 中任一環節。期望顯示視頻流的Reference Signature可以通過如下兩種方式進行獲取：
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將待顯示的正確圖標完全顯示出來，通過“Signature Unit”進行數據捕捉；
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採用第三方圖形工具，如”Altia DeepScreen”，對顯示的正確圖標進行獲取。
根據以上介紹，大家可以對T2G-C晶片如何實現HMI的功能安全有一定的了解。結合其它基礎資源的功能安全處理，開發人員能夠快速開發出符合功能安全要求的液晶虛擬儀表。
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