現代的馬達控制演算法——尤其是採用含 DQ0 轉換的 FOC(Field-Oriented Control)——需要高度精準、可預期的決定性行為,以及極快的執行速度。對電動車與油電車來說,這些需求更為關鍵,因為每省下一瓦時都能直接提升續航力與整體效能。

此外,馬達控制器(MCU)的功能安全需求也必須符合規範,安全等級通常是 ASIL B,有些應用甚至要求 ASIL D。這也帶來一系列特別的挑戰:

高運算負載: DQ0 轉換中需要大量三角函數計算(sine、cosine),對運算效能要求極高。要在精巧的即時控制迴圈中有效執行這些運算,對馬達效能、耗電與整體 PPA(Power、Performance、Area)表現都至關重要。

安全性與可靠度: ASIL B/D 系統要求軟體在各種可預期情境(包含故障狀態)下必須展現決定性與安全行為。任何偏差都可能造成嚴重後果,從車輛效能下降到關鍵系統失效都有可能。

軟體複雜度: 隨著馬達控制演算法越來越複雜,韌體的複雜度也同步上升,帶來更多錯誤與潛在資安風險。

開發效率: 在快速創新的壓力下,開發團隊仍需符合車用認證的嚴格要求,因此需要能加速開發同時確保符合性與在像馬達控制這類高運算負載的任務中,使用專用硬體加速器能帶來明顯競爭優勢。Codasip 最新的 L735 與 L739 RISC-V IP 核心都能輕鬆擴充,加入專為車用場景打造的硬體加速器。以加速馬達控制中常用的 CORDIC 功能為例,就是 L735 與 L739 所提供的車用專用加速能力之一。

在像馬達控制這類高運算負載的任務中,使用專用硬體加速器能帶來明顯競爭優勢。Codasip 最新的 L735 與 L739 RISC-V IP 核心都能輕鬆擴充,加入專為車用場景打造的硬體加速器。以加速馬達控制中常用的 CORDIC 功能為例,就是 L735 與 L739 所提供的車用專用加速能力之一。

  • Codasip L735 與 L739 處理器具備高效能與即時特性,是針對市面上 Arm Cortex-M7而言具競爭力的替代方案。
  • Codasip L735 可作為單核心整合進 ASIL B 等級的功能安全系統;L739 則搭載雙核 lockstep 機制,可支援 ASIL D 的應用。Codasip 也提供完整的功能安全套件與相關認證,協助車用客戶更容易整合這些高效能嵌入式核心。
  • 這兩款處理器都支援 Bounded Customization,可加入領域專用的加速器。透過把高負載運算交給內建於 L735 與 L739 的 CORDIC 加速器處理,馬達控制系統在效能、功耗與晶片面積(PPA)都能獲得大幅改善。實務上,DQ0 演算法效能可提升達三倍,而對晶片面積的影響則非常小。

結合功能安全與領域專用硬體加速的設計,使這套 RISC-V 解決方案同時具備最佳化與彈性,能跟上最先進的技術需求,同時滿足品質與安全規範。

像 CORDIC 這類加速器可以透過 Codasip Studio 客製化加入,或由 Codasip 以 IP 可配置選項的方式提供。

即使硬體再強、演算法再優化,如果沒有能簡化開發與功能安全認證流程的開發平台,仍然不足以支撐車用等級的開發需求。IAR 的完整開發平台正是針對安全關鍵的馬達控制應用所面臨的多重挑戰而設計。

強固的程式碼品質與效率

IAR 的 build tools 能確保馬達控制演算法轉換成最有效率的機器碼,讓開發人員能充分發揮 RISC-V ISA 延伸指令的效能。此外,工具鏈針對程式大小與記憶體使用量的最佳化,也能幫助開發人員滿足車用即時 ECU 常見的資源限制。

透過靜態程式碼分析強化安全與資安

在安全關鍵應用中,及早發現問題相當重要。IAR 的開發平台能在編譯期分析你的程式碼,標示出潛在缺陷、資安弱點,以及是否違反 CERT C、ISO/IEC TS 17961(對應 CWE 的規則)、MISRA C(1998/2004/2012)與 MISRA C++ 2008 等既有編碼規範。

完整的除錯與執行期分析

靜態分析很重要,但對 ASIL B/D 而言,動態測試與執行期分析同樣關鍵。IAR 的執行期分析、profiling、程式碼覆蓋率與除錯工具提供一套完整的驗證框架。透過這種整合式方法,開發人員能確保關鍵程式碼覆蓋率,並能找出執行期異常。

在自動化測試方面,IAR 的開發平台也能與 CI/CD 無縫整合。無論是在模擬器或實體硬體上測試,都能自動取得明確的 pass/fail 訊號、完整覆蓋率指標與詳細的 profiling 資料。

ASIL B/D 認證的 Codasip RISC-V 核心(L735、L739)加上 CORDIC 加速能力,再搭配通過安全認證的 IAR 工具鏈,形成一個強大且符合規範的馬達控制開發基礎。

了解更多 Codasip 核心資訊

了解更多 IAR 的開發平台資訊

本文由IAR提供

延伸閱讀⎟