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【取得 ISO 26262 ASIL 安全等級?合乎法規流程的仿真模擬+系統驗證不可少!】
自駕車的氣候漸成,先進駕駛輔助系統 (ADAS) 的重要性已然來到一個新境界。例如「道路辨識」,需要用到卷積神經網路 (Convolutional Neural Network, CNN) 技術,就與人工智慧 (AI) 密不可分;輔以車聯網 (V2X) 與諸多應用,ADAS 將能直接介入駕駛習慣。不論動機為何,上述景象都離不開設計模擬與系統驗證的參與,以達成下列目標:1.最佳化特定區塊的功耗或效能;2.將通用處理變身為特定應用處理;3.深度學習,將傳統編程模式進階為神經網路 (Neural Network);4.適當的智財 (IP)、工具和流程可提升功能安全性、資訊保全和可靠度。
透過電子設計自動化 (EDA) 工具、流程、模型方法、IP、服務及生態系的整合,可協助將概念轉化成實體晶片,最後形成完整的應用系統。汽車更需要整合電源、影音、佈線和擴充性等「系統級方案」的支援。單是 ADAS 運算類型,就涉及車載雷達、影像辨識、資料融合、車聯網和視訊等數位訊號處理,才能提高雨雪天候等特殊應用情境的辨識精準度,而可編程的 FPGA 往往是設計產品原型常用的工具。特別一提的是,欲取得 ISO 26262 標準資格的元件供應商,其開發工具亦須通過 ISO 26262 正式評估,才能取得車輛安全完整性等級 (ASIL)。
此類強制性的法規要求,勢必需要新的工具、流程和專業輔助,方可將「安全性」與「功能性」的驗證流程緊密結合。利用合於規範 (TCL) 的軟體工具仿真,可以自動模擬產生所有致命缺陷,再據以運算出缺陷率 (detective rate);這個缺陷率數值,關係到最終的 ISO 26262 ASIL 安全等級,而相應文件是否完善齊全將是關鍵,類似「生產履歷溯源」的概念,此後汽車製造商不須再耗費精力和時間去評估要使用哪些軟體工具才適用或擔心所使用的工具是否經過資格確認。
以往汽車製造商只需關心電子驅動機械功能是否正常,然而在智能車時代,還要考慮各式電子主動偵測和演算;而類比、數位混合訊號的設計與驗證,將確保機械驅動的正確性。例如,ADAS 偵測到車道偏移,如果要讓方向盤發出振動警示,必須從影像偵測,演算判斷,進而透過控制訊號將電能轉換成機械能;此時,如何降低混合訊號的雜訊干擾就是一大挑戰,而電子控制單元 (ECU) 之間傳遞訊號所用非屏蔽雙絞線的編織方式、差動訊號抗干擾能力等相關設計就不得輕忽,以確保訊號正確及終端機械動作精準性。
車用電子模組是組裝於較大車體上,結合分佈於整車的各式影像、雷達偵測;整合車體的天線設計、EMI 與熱分析會加大設計難度。模擬分析所常用熱及電磁網格切割演算與所謂 divide and conquer (解構與整合) 技術應用非常重要。結合過去電磁綜效運算與專利 3D 解構與整合電磁模型及熱模型提取 (Extraction) 技術,巧妙運用於熱傳及高低頻率電磁分析,大幅降低車電相關分析的困難。這些橫跨電子、機械的應用,對非專業領域的人員來說,可能是一大壓力;而合乎法規流程的 EDA 工具,正好能為設計者填補此一需求缺口。
延伸閱讀:
《Cadence 精心打點晶片電路板到應用系統的每一步》
http://compotechasia.com/a/____/2017/0516/35376.html
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#通訊 #汽車電子 #車聯網IoV #EMI/EMC #量測 #IEC61967
【高頻、高速、低電壓、微型化,EMI 怎解?】
在部署車聯網 (IoV) 之前,須留意車體內部高頻元件及天線、馬達擺放位置可能引發電磁干擾 (EMI) 與電磁相容性 (EMC) 問題;若能在原型 (prototype) 設計之初就善用模擬工具,將有助提升系統品質。透過「模擬驅動產品開發」(Simulation Driven Product Development, SDPD) 輔助,飛機或汽車系統可藉自動化軟體程式模擬訊號並微調參數,不一定要真實撞擊測試,就能先行摒除重大設計瑕疵。有別於土法煉鋼的手動操作,軟體模擬量測能直接分析出電路板的癥結根源,即時修正並獲知改善效果,更具效率。
隨著自動駕駛功能增多,在高頻、高速、低電壓及微型化驅使下,EMI 挑戰也越大;藉由實驗室的電波暗室測量 EMI,只能初步判斷是否合乎法規要求。如果在某些頻率點出現超標,就得借助磁場探棒掃描,才能確切查找異常狀況及原因,據以修改設計;磁場探棒也是評估「對策元件」是否有效的必要工具。磁場會因遠、近而不同——近場隨訊號電流變動、遠場受電流和回流環路影響,而引發四種天線效應:環形天線、貼片天線、偶極天線/單極天線、縫隙天線,因此近場、遠場 EMI 數值可能不一致、低頻元件未必會輻射到遠場。
國際標準是針對某個受測定點評估,假如近場輻射已符合標準且未外溢至遠場,仍以合格論;兩者數值不一,並不衝突。IC 高速化、電路板設計越來越複雜,使 EMI 及系統整合難度有增無減。藉由高精度掃描儀將 EMI、ESD 視覺化,更加清晰可辨。另一方面,為抑制 EMC 所額外添加的元件會提高整體物料成本 (BoM Cost);至於是否真的需要添加?該選用何種元件?多只依賴經驗。雖然透過模擬也可檢查 EMI,卻常遭遇以下困擾:需要 EMI 專家輔助、模型取得不易、CAD 資料模式化存在諸多限制,以及工程耗時長。
電路板佈線前,若能及早檢查板上元件佈局的 EMI 強度、找出錯誤點,可作為挪移錯誤區域電路的依據、減少錯誤數量。例如,檢查回流電流路徑是否連續?若呈現不連續狀態,表示訊號完整性遭到破壞,恐造成系統誤動作;此時,可再以磁場探棒貼近實測回流電流做細部診斷。
延伸閱讀:
《NEC 量測入選 IEC 國際標準,評估對策元件更精準》
http://compotechasia.com/a/____/2017/0811/36356.html
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emi測試頻率 在 COMPOTECHAsia電子與電腦 - 陸克文化 Facebook 八卦
#電源設計 #降壓型開關穩壓器 #CISPR25
【限制電流,提供短路保護】
手持或穿戴裝置的專案開發人員可能面臨這種難題:在 5 平方公分大小的電路板面積,奉命整合越來越多的功能……,而電源模組偏偏又只有剩餘空間可用。此時,採用內建「電流限制」、能提供穩定輸出的「多通道降壓型穩壓器」格外重要。
從演示視頻的實驗結果證明:在 12V 輸入且無負載的情況下,處於低紋波脈衝 (Burst) 模式時,保持所有通道電源只需 30μA;當為 3.3V 輸出增加一個 100μA 的負載時,也僅增加 30μA 的輸入吸收電流。然而,在非常輕的負載條件下,意謂遞增效率高達 92%!對於許多開關穩壓器來說,這樣的「意外」足以毀壞器件!
除非,穩壓器具備電流峰值和谷值限制能力,才可針對非短路過流情況以及接地短路提供保護。若因短路導致工作頻率下降、電感器電流受限,只要短路排除即可恢復正常。此外,若是車輛零組件應用,還須留意電磁干擾 (EMI) 測試標準 CISPR 25,範圍包含調幅 (AM) 廣播、調頻 (FM) 廣播及行動服務;利用電路板背面的其他元件改善傳導 EMI,可避免影響車載接收機之正常收訊和動作。
演示視頻:
《Linear----四通道降壓型穩壓器佔用不可思議的小空間》
http://www.compotechasia.com/a/CTOV/2016/0710/32452.html
#凌力爾特Linear #LT8602
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