ADAS功能需要高度專業化的傳感器、存儲器和收發器，這些傳感器、存儲器和收發器符合ASIL-B等功能安全標準。

? ? ? ?自動駕駛不僅改變了汽車行業，也改變了整個交通行業的格局。由于許多人預計全自動駕駛汽車很快就會上路，但事實證明，使其成為安全現實的挑戰比想象的要困難得多。汽車公司和監管機構已經意識到，要以真正可靠的方式解決問題是多么困難。

因此，與其從整體上解決問題，不如將其分解為多個里程碑，從 1 級到 5 級。今天，我們可以在具有高度標準化布局的高速公路上找到自動駕駛能力，并有繼續改進的雄心這些能力，并最終將它們應用于更具挑戰性的駕駛情況，例如鄉村道路。

作為向全自動駕駛邁出的一步，汽車制造商正在為其車輛添加越來越復雜的高級駕駛員輔助系統 (ADAS)。它提供了諸如自動停車、自動車道變換、帶站點保持的自適應巡航控制、盲點監視器、駕駛員監控系統、防撞、交通標志識別等功能。汽車制造商喜歡這些功能，因為它們提供了產品差異化。駕駛員發現許多功能非常有用。監管機構之所以喜歡它們，是因為它們現在可以提高道路使用者的安全性，并為將來強制執行額外的安全功能提供一個平臺。

開發 ADAS 功能

開發 ADAS 功能也正在成為向真正的車輛自主穩步發展的一部分。它首先將這個非常大的整體挑戰分解為一系列可以單獨解決的點挑戰。其中許多解決方案都有一個共同點：它們對來自多個傳感器的數據有著幾乎無法抑制的渴望。這些數據提供了由強大的車載計算機融合的原材料，以創建車輛行駛周圍環境的內部實時模型。反過來，這可以用作決定如何對該模型做出反應的基礎。一旦最終確定了決策，就可以執行命令以在現實世界中實施所選擇的反應。

所有這些數據收集、傳感器融合、建模、決策制定和命令執行都必須以非常高水平的確定性和對安全的高度重視實時發生。因此，實現 ADAS 功能的實際挑戰之一是找到具有在汽車安全關鍵系統中使用所需的功能、速度和質量水平的零件。

圖 1 需要專用芯片來處理 ADAS 設計中的大量智能傳感器。資料來源：英飛凌

在車輛 ADAS 實時場景中工作的部件包括電源管理 IC (PMIC)，旨在為與安全相關的傳感器、收發器和微控制器提供良好調節的電源。并且微控制器必須為傳感器融合應用提供更多的計算能力。

還有 LIN 和 CANbus 收發器、專業電源調節器和保護開關，以及可用于替代機械繼電器的智能電源開關。其中許多部件都提供各種變體，滿足美國汽車電子委員會 (AEC) 的 Q100 1 級組件驗證方案的要求。一些微控制器也被證明符合 ASIL-D 功能安全規范要求，這是該方案中最嚴格的級別。

所有這些部件都必須有豐富的文檔和工具支持，從編譯器工具鏈和微控制器的自動代碼生成到第三方對調試器的支持、時序分析、校準、仿真、建模等。

ADAS 功能的許多方面都可以使用經過調整并符合汽車使用條件的標準組件來實現。但是，有些設計要求可以使用為滿足特定需求而開發的新組件來滿足。

最重要的要求之一是數據記錄，以跟蹤流經 ADAS 計算機的大量信息，從而為它們提供車輛行駛環境的豐富視圖。一些開發人員正在使用大型固態設備 (SSD) 作為轉儲所有這些數據的場所。但是，SSD 的寫入速度較慢且具有磨損機制，可能無法提供適當的性能和可靠性。

用于數據記錄的 FRAM

在具有 ADAS 功能的車輛中進行大規模實時數據記錄的關鍵原因之一是捕捉出現問題時會發生什么。因此，開發人員可以從中吸取教訓并阻止它再次發生。例如，一些 ADAS 實現并不擅長識別行人，尤其是在夜間。嚴格的數據記錄，其中所有相關的傳感器數據都被實時捕獲、時間戳和存儲，可以提供事件發生時發生的情況的快照。然后，它可用于推動改進 ADAS 實施的持續模型改進過程。

非易失性鐵電隨機存取存儲器 (FRAM) 可用于此目的。與閃存和 EEPROM 等傳統非易失性存儲器技術不同，FRAM （也稱為 FeRAM ）具有快速寫入時間、支持即時非易失性、與 SRAM 一樣易于尋址，而且至關重要的是，具有幾乎無限的耐用性，達到 10 14讀/寫周期。

它們的一個缺點是它們沒有其他內存類型那么大的密度。然而，在實踐中，通過使用 FRAM 作為 ADAS 數據流的滾動緩沖區可以緩解這個問題。如果車輛斷電，FRAM 數據日志將保存截至該點之前可供 ADAS 計算機使用的數據的快照。

圖 2 FRAM 非常適合 ADAS 設計中的數據記錄需求。資料來源：英飛凌

此外，目前還沒有關于車輛在發生災難性故障時應該記錄多少數據的規定。然而，SAE International 已經提供了關于應該存儲什么類型的數據的指南。歐洲正在制定類似的規范。但似乎可能會要求開發人員確保他們的車輛能夠捕獲和存儲價值 5 秒的有關加速、制動力度和安全帶狀態等問題的數據，以及每輛車載 5 秒內每秒四張圖像相機。

數據記錄內存必須了解車輛出現問題時會發生什么，并提供改進 ADAS 功能所需的洞察力，這樣就不會再次發生。一種這樣的存儲芯片是EXCELON F-RAM；它針對 ADAS 中的數據記錄應用，并已通過 ASIL-B 功能安全標準。

安全伴隨著嚴謹的設計

許多 ADAS 功能旨在通過使用復雜的傳感器融合和機器學習技術來避免危險問題，從而提高車輛及其乘客的安全性。不過，值得記住的是，這些安全功能是芯片制造商開發制造工藝、產品以及支持工具和軟件的嚴謹性的結果。這還包括確保組件符合相關標準和資格。

現在對 ADAS 來說也是如此，當自動駕駛成為現實時，它也將同樣如此。

——Medu Harsha 是英飛凌科技的首席應用工程師。

——Karthik Rangarajan 是英飛凌科技的高級產品營銷專家。