首先要感谢英飞凌读书月活动，感谢英飞凌社区提供的《英飞凌多核单片机应用技术——AURIXTM三天入门》这本书，也感谢社区管理员与妮姐在活动中做出的奉献。
第一次接触到AURIX系列TC275单片机是在奥迪A8的zFAS控制器中。由于中文资料不多，当时对TC275单片机没有太多的深入了解。趁英飞凌读书月活动，这次对TC275的一些模块及功能有了比较清楚的认识，以下将结合汽车电子电气架构的变迁粗略和大家分享下我对AURIX系列单片机的认识。
之前，接触过一段时间英飞凌8051内核的8bit单片机XC886，主要做电磁阀控制。XC886片上资源比较简单，英飞凌提供了界面简洁、方便使用的开发工具，整个开发过程较为流畅。作为汽车级控制芯片供应商，英飞凌产品相比于另一些芯片供应商提供的宽温区通用型单片机（工作温度-40~125℃）在片上资源做了较好的功能整合，特别是在传感器信号检测和PWM驱动信号输出方面，英飞凌提供了CCU6（Capture and Compare Unit 6）模块，方便单片机的底层配置及ECU层软件整合，大大减少了硬件及软件开发人员的工作量。
AURIX系列32bit单片机依旧保留了功能强大、配置简单的特点。在英飞凌一贯采用的CCU6模块的基础上，AURIX还增加了GTM（Generic Timer Module）模块。GTM模块增强了单片机对传感器数字信号处理及各类数字控制信号输出的能力。一方面，GTM为车辆控制器提供了更多的信号处理、信号输出单元，使得单片机能够对更多的对象进行控制；更多的通道也为控制器硬件设计提供了较大的自由度。另一方面，GTM为开发者提供了较为便捷的底层配置及ECU底层软件整合，从书中底层配置的代码及函数中可见一斑。AURIX的GTM功能与通用型单片机的通用定时器（TIMx）并没有本质的区别，但是AURIX在模块功能的集成及开发上，为设计者提供了较好的便利性。
图1 STM32F7通用定时器原理框图
图2 TC275中GTM原理框图
AURIX系列单片机Tricore的系统框架及众多的外设资源、强大的计算能力，使得其在汽车电子控制领域有不可忽视的影响力，使得单个控制目标的控制精度、控制策略的实现都有较大提升。但在当下汽车E/EA（Electrical/Electronic Architecture）变革的背景下，AURIX系统单片机将扮演更重要的角色。
当下，汽车E/EA正从分散式向集中式发展。传统汽车电子系统，采用较为分散的电子电气架构，各个汽车电气子系统均有自己独立的电子控制器。以车身电子为例，车窗升降器有独立ECU，天窗系统有独立ECU，照明系统有独立ECU。随着汽车电子电气系统日益完善，功能增多，汽车ECU数量快速增长。分散的电子电气架构及快速增长的ECU数量造成了芯片运算性能的浪费、整车电源电气损耗增加。
针对以上问题，一种集中式E/EA被提上日程，即缩减独立ECU数量，对被控对象进行相关性划分从而进行集中控制。E/EA向集中式发展过程中，一个典型的产物就是DCU（Domain Control Unit，域控制器）。域控制器不仅仅是对多个ECU控制对象的简单集中控制，其最显著的特点就是对控制器微处理器的计算性能更高的要求。
AURIX系列丰富的外设使得单片机适合做多对象的集成控制；TC1.6P单核多流水线架构，使得在一个机器周期内CPU可以处理多条指令，也大大提升了运算能力。在英飞凌产品规格书及开发手册中并没有找到相关AURIX单片机DMIPS/MHz指标，但《英飞凌多核单片机应用技术》中提到AURIX系列最大数据处理能力为1300DMIPS，假设这是AURIX高端系统TC29x的1.6P核（2×300MHz+200MHz），那么AURIX单核的处理能力应该在1300DMIPS/800MHz（1.625DMIPS/MHz）左右。基于ARM-M7内核的STM32F7，可达到462DMIPS/216MHz（2.139DMIPS/MHz）；现DCU采用的微处理器内核ARM-A系列的Cortex-A9，可达到2.5 DMIPS/MHz （最大工作频率1.1GHz）。AURIX系列单片机在处理能力上（单核）并没有显著的优势，甚至有些劣势。但是，Tricore的系统框架仍使得AURIX获得了较高的综合计算能力，且丰富的外设资源、相对低的成本，在控制不是特别复杂、数据量不是特别大的DCU运用场合，仍旧有很大的优势。
集中式E/EA低功耗的要求，也为AURIX的应用开拓了空间。由于Pb~C·U2·f，为了获得较高的计算能力，一味提升运行频率将大大增加功耗。Cortex-A9计算能力较强，但由于工作频率高，功耗也随之增加。AURIX系列Tricore的多核低功耗的方案，在只需要单核工作时，其他的核可处于待机状态，在提升单片机整体运算性能的同时，降低了单片机的功率损耗。
集中式E/EA对控制器性能安全及信息安全也有较高的标准。汽车电子应用领域较娱乐移动端、固定场景应用端有更高的稳定性要求，特别是ADAS（Advanced Driving Assisted System）和Autonomous Driving应用场合中，系统安全性格外重要。如果此时出现系统崩溃、失效等状态，将造成巨大的生命、财产损失。针对汽车功能性安全，在产品系统设计、硬件设计和软件设计，ISO26262给出了详细的规范及评估方法。
图3 智能汽车子系统所需ISO26262等级
AURIX系列单片机，针对ISO26262融合了众多的安全机制。校验核（checker core）或锁步核（lockstep core）机构与SMU（Safety Management Unit）机制的融合，HSM（Hardware Security Module），ECC（Error Checking and Correcting）等都提高了AURIX的安全性。在硬件设计中，为满足ISO26262要求，经常使用冗余的方法。比如在助力转向系统中，采用双电机、双绕组、双ECU的方案来降低硬件随机失效对功能安全性的影响。AURIX三核的系统构架，刚好构成相互冗余的硬件系统，大大降低了单片机完全失效下安全风险。AURIX系列单片机较大的内部存储（4MB Flash），也为软件的冗余提供了可能。
AURIX丰富的数据交互接口，也为其在集中式E/EA中的应用奠定了基础。书中重点强调了QSPI、CAN、ASCLIN的接口。在发动机直喷控制（GDI）中，QSPI可用于电机驱动器参数设置，CAN可用于与其他控制器进行信息交互。而在集中式E/EA中，车载网络不仅仅是控制信号的传输媒介，更是海量数据传输的媒介，整车将形成以多个DCU为核心、Ethernet（以太网）为干线的系统框架。
图4 域控制器框架及车载网络框架
由于ADAS的迅猛发展，车载网络中的数据量大大增加。来自摄像头的视频信号、各类雷达的信号（激光雷达，超声波雷达，毫米波雷达），都将集中到ADAS域控制器中进行集中处理与分析。届时，传统的CAN局域网无法提供足够的带宽以传输海量的实时数据，这些实时信号将通过Ethernet传输，同时，CAN将升级到CAN-FD，以进一步提升CAN网络的带宽。在线控领域中，仍将使用Flexray协议；处于成本考虑，E/EA仍将保留LIN。
图5 传统汽车车载网络简要对比
集合E/EA发展的趋势及AURIX单片机自身的特点，使得AURIX系列单片机顺应了这个E/EA变迁的发展趋势。AURIX自身控制的趋势、丰富外设的优势、Tricore框架结构的优势，使得其在E/EA的发展中有着举足轻重的地位。
以下将以audi A8 ADAS域控制器zFAS为例，说明AURIX TC275在域控制器中的关键性作用。
zFAS采用了Mobileye（EyeQ3）视觉处理芯片、Navida（Tegra K1）视觉处理芯片、Altera的中央处理芯片（FPGA Cyclone V）、Infineon所生产的AURIX系列信息处理单元（TC275）、TTTech（奥地利）的以太网技术。
图6 zFAS系统
其中，EyeQ3主要来进行车辆中前置摄像头、驾驶员行为检测视觉传感器的数据处理；Tegra K1主要用来进行环视视觉传感器海量的数据处理；FPGA进行主要的数据运算，其强大的并行处理性能同时能被用来进行深度学习；除了FPGA之外，Altera提供的Cyclone V系列芯片还集成了两片ARM（Cortex A9）内核的模块，构成了单片机片上系统（SoC），用于一系列底层控制器的驱动；AURIX系列芯片，除了负责一定的逻辑运算、整个控制器的CAN网络信息交互的功能外，最主要的还是通过硬件冗余的结构设计、容错机制来帮助整个zFAS系统达到ASIL-D的安全级别。
图7 AURIX在zFAS中功能简图
除了帮助zFAS系统达到ASIL-D等级外，TC275还承担一些数据处理与数据融合的工作，并最终实现A8最关键的TrafficJam Pilot 功能。
AURIX系列，凭借自身的特点与优势，与FPGA、ASIC、GPU及各类异构多核的SOC相互补充，相互配合，将继续发挥不可替代的作用。
以上为近期学习AURIX系列TC275单片机的认识，时间匆促，有很多不足，请大家批评指正。
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