在一个行车记录仪产品中，大家一般关注的只有 CPU 的性能，特别是在后装产品中，在对产品功耗与车内互联没有特别要求的情况下，单颗 CPU 的方案即可实现了行车记录仪的功能；然而，在前装车载产品中，为达到某些特殊的功能逻辑要求，往往需要再搭配一颗 MCU 来实现，本期让我们一起来了解一下这个角色。
以我们 WPI 开发的行车记录仪方案为例，以下功能框图中的红框部份即是 MCU 的功能相关部件，在这里面不难看出，MCU 主要负责了产品的电源管理、与车身的通讯、外部环境的感知等实时性高的功能：
MCU 主要功能描述：
1. 整机电源管理，实现低功耗： 透过侦测 ACC 信号状态的变化，判断汽车是否处于熄火状态，如果处于熄火状态，MCU 关掉 CPU 的供电，自己也进入休眠状态；当 ACC 为高电平时，MCU 判定为汽车点火状态，将使能 CPU 的供电电路，CPU 系统起来进入 STARUP 模式
2. 触发紧急录像： 在车辆行驶或停车时，行车记录仪都可以在突发事件中及时进行录像，对视频进行锁存
① 行驶中的紧急录像：在 CPU 正常运行过程中，当汽车发生碰撞，MCU 获得 G-Sensor 异常状态时，MCU 透过串口给 CPU 发送紧急录像指令，CPU 即对当前录像进行锁存，录制完后恢复正常的录制
② 停车中的紧急录像：当汽车发生异常震动时，休眠状态中的 MCU 收到 G-Sensor 的中断信号， MCU 即输出一个高电平信号到 PMC_WAKEUP 脚来唤醒 CPU，CPU 起来后执行录像任务
3.与车内 ECU 进行信息沟通： 在前装产品中，行车记录仪主要通过 CAN 通路跟信息娱乐域互通信息，随时回报设备状态，驾驶员也可通过中控系统去设置行车记录仪，获取设备软件版本等信息
4. CPU 状态监察： CPU 正常上电后，必须与 MCU 进行握手通信，并发送心跳包给 MCU，MCU 会响应带有时间戳的心跳包，若MCU 端超过 3s 没有接收到心跳包，便重启 CPU，以保证机器时刻处于正常工作状态
从以上介绍可以看到，在方案中加入 MCU 后，能够大大提高产品的稳定性与效能，这也是前装车载产品的基本要求。 上面跟大家介绍了行车记录仪中 MCU 的作用，下面让我们一起来看看如何进行选型。
汽车作为高速交通工具经常工作在十分恶劣的环境中，其对内部电子设备的可靠性要求就远高于一般性电子产品，因此在前装的行车记录仪中所用的 MCU 就必须要求过 AEC-Q100 的认证，在这里我们推荐使用 NXP 的 S32K 系列。 NXP S32K 汽车 MCU 是基于 Arm® Cortex®-M 系列的可扩展、低功耗微控制器，具有高级功能安全、信息安全和软件支持，适用于ASIL B/D车身、区域控制和电气化应用。S32K MCU 有 S32K1 和 S32K3 两大系列，系列里提供硬件和软件的可扩展性和兼容性，此外，还提供固件无线升级、高级硬件安全性、CAN FD 和以太网 TSN。
以我们 WPI 开发的行车记录仪方案为例，以下功能框图中的红框部份即是 MCU 的功能相关部件，在这里面不难看出，MCU 主要负责了产品的电源管理、与车身的通讯、外部环境的感知等实时性高的功能：MCU 主要功能描述：
1. 整机电源管理，实现低功耗： 透过侦测 ACC 信号状态的变化，判断汽车是否处于熄火状态，如果处于熄火状态，MCU 关掉 CPU 的供电，自己也进入休眠状态；当 ACC 为高电平时，MCU 判定为汽车点火状态，将使能 CPU 的供电电路，CPU 系统起来进入 STARUP 模式
2. 触发紧急录像： 在车辆行驶或停车时，行车记录仪都可以在突发事件中及时进行录像，对视频进行锁存
① 行驶中的紧急录像：在 CPU 正常运行过程中，当汽车发生碰撞，MCU 获得 G-Sensor 异常状态时，MCU 透过串口给 CPU 发送紧急录像指令，CPU 即对当前录像进行锁存，录制完后恢复正常的录制
② 停车中的紧急录像：当汽车发生异常震动时，休眠状态中的 MCU 收到 G-Sensor 的中断信号， MCU 即输出一个高电平信号到 PMC_WAKEUP 脚来唤醒 CPU，CPU 起来后执行录像任务
3.与车内 ECU 进行信息沟通： 在前装产品中，行车记录仪主要通过 CAN 通路跟信息娱乐域互通信息，随时回报设备状态，驾驶员也可通过中控系统去设置行车记录仪，获取设备软件版本等信息
4. CPU 状态监察： CPU 正常上电后，必须与 MCU 进行握手通信，并发送心跳包给 MCU，MCU 会响应带有时间戳的心跳包，若MCU 端超过 3s 没有接收到心跳包，便重启 CPU，以保证机器时刻处于正常工作状态
从以上介绍可以看到，在方案中加入 MCU 后，能够大大提高产品的稳定性与效能，这也是前装车载产品的基本要求。 上面跟大家介绍了行车记录仪中 MCU 的作用，下面让我们一起来看看如何进行选型。
汽车作为高速交通工具经常工作在十分恶劣的环境中，其对内部电子设备的可靠性要求就远高于一般性电子产品，因此在前装的行车记录仪中所用的 MCU 就必须要求过 AEC-Q100 的认证，在这里我们推荐使用 NXP 的 S32K 系列。 NXP S32K 汽车 MCU 是基于 Arm® Cortex®-M 系列的可扩展、低功耗微控制器，具有高级功能安全、信息安全和软件支持，适用于ASIL B/D车身、区域控制和电气化应用。S32K MCU 有 S32K1 和 S32K3 两大系列，系列里提供硬件和软件的可扩展性和兼容性，此外，还提供固件无线升级、高级硬件安全性、CAN FD 和以太网 TSN。
S32K1 系列是 NXP 较早推出的系列，在汽车领域比较成熟，其特征如下：
- 48 MHz Cortex-M0+ 内核或 80/112 MHz Cortex-M4F 内核
- 128 KB 至 2 MB 闪存，带 ECC。高达 4KB EEPROM
- 12 位 1 Mbps ADC，16 位 FlexTimer，具有死区插入和故障检测功能
- 可扩展的低功耗运行和停止模式。快速唤醒、时钟和电源门控
- 提供 QFN，LQFP 和 MAPBGA 封装。温度范围 -40至125/150°C，最少 15 年长期供货
- 功能安全、信息安全和连接：
- 符合 ISO 26262，高达 ASIL B
- 硬件和软件看门狗、时钟/电源/温度监视器
- 功能安全文件和 SafeAsure 网络社区支持
- CSEc 安全引擎 - AES-128，安全引导 & 密钥存储；
- 以太网 (10/100 Mbps), CAN FD, FlexIO (UART, I2C, SPI, I2S, LIN, PWM...), 串行音频接口, QSPI
- 生产级软件：
- S32 Design Studio IDE – Eclipse, GCC & 调试器，第三方支持
- 软件开发工具包 (SDK)–免费、兼容 SPICE 3 级 /MISRA 测试、演示和示例，兼容恩智浦和第三方 IDE 或单独使用。
- 恩智浦 AUTOSAR® MCAL
- 恩智浦提供的安全固件
- 内核自测库
- 基于 MATLAB® 模型的设计工具
下面列出我们 DVR 产品对 MCU 的主要功能需求：
- IC 必须过 AEC-Q100 认证
- 没有特别的功能逻辑，整机代码量不大，128K ROM 以内可达要求
- 在接口部分，需要一路 CAN 与车身通信，一路 UART 与 CPU 通信
- PCBA 体积尽量小，IC 体积不能过大
- 对整机代码和数据要有硬件安全加密以防被篡改利用
- 支持 OTA 升级与低功耗
行车记录仪是功能比较单一的产品，方案中的 MCU 大部分的功能是协助式的，所以往往不需要性能特别强大，建议大家以产品稳定性与生命周期的方向进行选型。
下一期，我将会带着大家一起去深入认识我们的行车记录仪方案中 CPU，对内部的 ISP 图像信号处理器做一个介绍，欢迎关注！
附录：参考文献
[1] 海思 Hi3566V100 产品介绍，《Hi3566V100 Automotive Camera SoC 产品简介》
[2] NXP S32K1 通用 MCU，https://www.nxp.com.cn/products/processors-and-microcontrollers/arm-microcontrollers/s32k-automotive-mcus/s32k1-general-purpose-mcus:S32K1
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