随着汽车智能化的飞速发展，高性能、高功能安全和高数据安全的车规芯片是厂商需求的重中之重，BAT32A239/BAT32A279是中微半导体（深圳）股份有限公司（以下简称：中微半导 股票代码：688380）自主研发的车规级高品质32位MCU，已通过AEC-Q100认证，产品广泛应用在汽车车载电子控制模块，如数字仪表盘、数字钥匙、T-BOX、DC/DC电源、座椅控制器、超声波雷达、纹波防夹、前后大灯、AQS传感器、空调控制器、BCM控制器等车身域的执行器应用。

BAT32A239/279芯片基于Arm Cortex®-M0+内核，工作频率64MHz，工作温度-40℃~125℃。两款芯片均能满足车规高性能、高安全、高品质要求，目前已导入Tier 1客户端批量应用。

BAT32A239：

256KB Flash，32KB SRAM和2.5KB专用D-Flash，丰富的模拟外设及2路CAN/LIN等多种通讯接口，工作电压2.0-5.5V，提供QFN48、LQFP48、LQFP64、LQFP80封装。

BAT32A279：

512KB Flash，64KB SRAM和20KB专用D-Flash,拥有丰富的模拟外设及3路CAN/LIN等多种通讯接口，工作电压2.0-5.5V，提供LQFP64、LQFP80、LQFP100封装。

矩阵式后组合大灯方案

方案特性：

• 基于BAT32A239进行设计

• 采用CAN通信，分别控制左侧固定尾灯，移动侧尾灯，右侧固定尾灯，整体组合灯

• 采用OLED驱动，实现制动、灯转向灯、位置灯、倒车灯功能

• 预留支持后雾灯、高位制动灯、牌照灯和示廓灯，并且控制开闭

• 支持音乐律动，可选预置音乐，支持迎宾动画（多种模式）场景

车载空调压缩机方案

方案特性：

• 基于BAT32A239进行设计

• 支持电机控制算法优化和协议定制

• 支持CAN/LIN通信双选

• 支持单-双电阻高精度采样

• 支持过温/过压/过流保护、隔离电路保护、逆变电路保护

汽车电动座椅方案

方案特性：

• 基于BAT32A279进行设计

• 使用电机电流和霍尔传感器来检测位置和阻力

• 集成防夹功能，位置记忆功能、集成加热、通风功能等功能

• 支持座椅多向电动调节及控制，预留按摩腰托控制接口

• 具备自学习功能、自适应功能、一键调节

BCM控制器方案

方案特性：

• 基于BAT32A279进行设计

• 可控制车身的不同模块，如内/外饰灯、雨刮/洗涤、车窗/天窗/尾门及门锁状态监测

• 可控制电动后视镜加热、仪表背光调节等

• 支持外扩RKE及PEPS等模块

• 支持3xCAN，1xLIN通讯
  

作者：英飞凌 Isaac， Sue 

引言

2023年3月7日，英飞凌宣布其32位微控制器AURIX™系列、TRAVEO™ T2G系列 和 PSoC™ MCU 系列支持 Rust语言，英飞凌成为全球领先正式支持 Rust 的半导体公司。

那么什么是 Rust，为什么要关注它？在本系列博文中，我们将探讨 Rust 语言及其在嵌入式系统开发中的潜力，以及英飞凌为创建嵌入式 Rust 生态系统所做的努力。（英飞凌  Isaac）

RUST 诞生背景

随着软件功能的日趋强大，软件开发工作量随之剧增，软件开发团队也不断尝试改进软件的开发方法，旨在保证软件功能，质量的情况下，减少成本，加快开发速度。

要实现上述目标，关键在于工作量——在软件开发中尽可能减少工作量。

软件开发相关的工作量包括功能需求定义，功能需求的实现和测试，非功能需求，以及修复开发过程中引入的错误的工作量。

站在软件开发者的角度，在实现软件完整功能的情况下，如何减少开发的总工作量，唯一能够减少的部分就是用于修正错误的工作量。

对软件开发而言，一旦发现错误，就必须加以修正，以保证软件产品质量。因此，要在不影响产品质量的前提下减少工作量，唯一的解决办法就是防止开发过程中引入软件错误。

在已知的软件错误中，内存安全是软件行业中最常见的错误类别[1][2]。然而，嵌入式软件行业的标准语言 C 和 C++ 是非内存安全编程语言，这意味着嵌入式系统很容易出现这类错误。

减少这类错误的方法之一是在软件测试、审查和验证方面投入人力物力，而另一种思路是用内存安全语言取代现有语言[3]。

虽然许多内存安全语言（如 Python、Java）已在软件行业得到广泛应用，但它们并不适合嵌入式系统。这是因为嵌入式系统对占用空间、堆栈使用和性能有严格的限制（这是C和C++的优势）。

Rust就是在这样的背景下诞生的，它同时实现了高效性和内存安全。

Rust 是什么

Rust语言在2006年作为 Mozilla 员工 Graydon Hoare 的私人项目出现，而 Mozilla 于 2009 年开始赞助这个项目。第一个有版本号的 Rust 编译器于2012 年 1 月发布。Rust 1.0 是第一个稳定版本，于 2015年5月15日发布 [4] 。

Figure 1. Rust Logo

Rust是一种在科技界大受欢迎的语言，Rust已经连续七年（2016，2017，2018，2019，2020, 2021, 2022）在Stack Overflow开发者调查的“最受喜爱编程语言”评选项目中折取桂冠[5]。

微软用Rust重写它的一些核心windowns库，在 Android 13 中，21% 的新原生代码使用了 Rust，此外，除 C 语言外，Rust 是唯一一种支持编写 Linux 内核组件的语言，并被广泛用于后端软件、基础设施和微服务。

Figure 2. rust-gentle-intro [6]

Rust是一种系统编程语言，旨在成为无垃圾回收的内存安全语言。 

Rust使用了包含特定规则的“所有权”机制来管理内存，允许编译器在编译过程中执行检查工作，而不会产生任何的运行时开销。Rust中的每一个值都有一个对应的变量作为它的所有者；在同一时间内，值有且仅有一个所有者；当所有者离开自己的作用域时，它持有的值就会被释放掉。

Rust使用“借用规则”实现对值进行可变和不可变引用：一个值可以有一个不可变引用或多个可变引用，但不能同时有两个引用。编译器中一个名为“借用检查器”的特定部分会对此进行检查。

Rust中的生命周期规则：Rust的每个引用都有自己的生命周期，它对应着引用保持有效性的作用域。生命周期最主要的目标在于避免悬垂引用，进而避免程序引用到非预期的数据。[7][8]

Cargo 是 Rust 的软件包管理器[9]，软件包被称为板条箱（Crate），cargo 有一个命令：cargo build，它能自动解决项目依赖关系。另外，使用 cargo test 命令能触发单元测试，使用 cargo doc 命令还能生成文档网页。cargo 的文档列出了 30 多条不同的命令，用于支持软件包处理、构建文档和测试。此外，cargo 还可用于安装其他 Rust 二进制文件，如工具 svd2rust。

嵌入式系统中的 Rust

Figure 3. Embedded Rust Architecture

Embedded Rust 的结构可以分为上述5层，如上图所示，从下往上的顺序，最底层是MCU硬件层，有各个资源，外设，由不同的芯片决定；第2层是PAC，可以理解为芯片的头文件，里面是各个寄存器的信息；第3层是在PAC的基础上对寄存器进行操作一些调度函数，里面对寄存器进行直接操作；第4层是硬件抽象层，这一层的意义是从芯片强相关的驱动函数上抽象出来，提供一个通用接口，这个通用接口由最上层的软件驱动层、软件应用层去调用，实现对芯片资源的调度。

在Embedded Rust中，使用svd2rust工具将芯片资源的描述文件SVD文件转化为PAC，该接口具有良好的可读性，便于审查和维护。此外，它还能防止出现错误，因为如果设置的值对该字段无效，代码将无法编译。

RUST 与 C 语言的关系

Rust对硬件的内存需求，堆栈使用，运行效率可以和C相媲美，具体的细节差异会和编译优化等级，应用等有些许差异。

此外，Rust有一个令人振奋的点，它可以和C语言共同使用。

Rust和C代码间的互用性始终取决于两种语言间的数据转换。为了实现互用性，在stdlib中，有两个专用模块，叫做std::ffi和std::os::raw 。

std::ffi提供了一些工具去转换更复杂的类型，比如Strings，将&str和String映射成更容易和安全处理的C类型。

std::os::raw处理底层的基本类型，这些类型可以被编译器隐式地转换，因为Rust和C之间的内存布局足够相似或相同[10]。

Rust 是一种现代系统编程语言，可用于网络应用程序和裸机嵌入式系统。不过Rust的生态和函数库资源等比较有限，而和C之间的互通性可以让Rust更加便捷的应用到现有的软件中，更快的投入使用。

因此，我们将长期生活在 Rust 和 C 语言的混合环境中。尽管 Rust 声称内存安全（这一点已经得到证实），但是Rust 和 C 代码的结合可能会导致安全的 Rust 生成的程序被不安全的 C 实现所违反的情况。为了确保 Rust 的安全性，有必要在 C 和 Rust 之间找到一个合理的分界点。

尽管如此，事实证明 Rust 是在嵌入式系统中替代 C 和 C++ 的合适候选语言，尤其是在新代码开发方面。除内存安全外，Rust 语言的其他方面，如强大的类型系统和错误处理，也为 Rust 带来了卓越的可读性和可维护性。这提高了防错能力，从而在不增加开发阶段额外成本的情况下实现更安全的代码。

英飞凌产品支持Embedded Rust

软件安全对汽车市场至关重要，Rust 编程语言内置内存安全软件开发支持，是设计关键任务汽车软件的重要推动力。英飞凌科技公司为在嵌入式领域创建 Rust 生态系统迈出了第一步。首先推出的是市场领先的 AURIX™ TC3xx 和 TRAVEO™ T2G 汽车 MCU。TRAVEO™ 使用官方 Rust 工具链和 Arm Cortex-M 目标编译器，而英飞凌的工具合作伙伴 HighTec EDV-Systeme 则为 AURIX™ 开发了专用 Rust 编译器。

Figure 4. AURIX™ and TRAVEO™ T2G

AURIX™ TC3xx 和 TRAVEO™ T2G 微控制器产品系列为功能安全和网络安全提供了广泛的集成硬件功能。对 Rust 的支持是对这些硬件功能在软件方面的补充。英飞凌为 AURIX™ 和 TRAVEO™ 提供了外设访问板条 (PAC)，以实现对微控制器外设的本地访问。

HighTec Rust 编译器专为 AURIX™ TC3xx 和 TC4x 微控制器量身定制，利用先进的开源 LLVM 技术，为具有安全、可靠、高性能和快速部署要求的应用提供全套 Rust 语言特性，包括内存安全、并发性和互操作性。

总结

在英飞凌的支持下， Rust 在嵌入式系统中的应用将变得更加广泛，在与 Rust FOSS 社区合作的同时，规范 Rust 在行业中的使用。最后，Rust 的日益普及令人印象深刻，而英飞凌的嵌入式 Rust 生态系统无疑将帮助 Rust 在业界得到更广泛的应用。我们将进一步挖掘这一创新语言的潜力，并见证嵌入式 Rust 生态系统的发展。

今后，我们将推出更多博文探讨 Rust，分享更多Rust for MCU 的精彩信息。    

REFERENCES

兆易创新GigaDevice近日宣布，搭载了兆易创新GD25F128F车规级SPI NOR Flash的明然科技国产化主动悬架控制器（CDC）出货量已超数万台，并在奇瑞瑞虎9和星途瑶光等车型上量产。在汽车底盘悬架系统等安全性要求较高的场景中稳定运行，标志着兆易创新车规级SPI NOR Flash的可靠性得到进一步验证。

▲兆易创新GD25F128F和明然科技悬架控制器产品图

悬架是车架（或车身）与车轿（或车轮）之间的传力连接装置，分为传统被动式、半主动式和主动式三类，而主动式悬架系统能根据车辆的运动状态和路面情况自适应调节减振器阻尼力，使其更好地适用于当前路段，悬架控制器（CDC）作为主动悬架系统的控制核心，可以通过对减振器和空气弹簧的控制，有效提升车辆的舒适性和操控性。

随着汽车电动化和智能化的发展，以及消费者对座舱舒适性和车辆操控性的需求提升，主动式悬架的应用受到了车厂的广泛关注，而其作为汽车底盘的关键部件之一，对所搭载的车规级芯片有着极高可靠性和安全性要求。明然科技国产化主动悬架控制器（CDC）所采用的GD25F128F车规级SPI NOR Flash具有128Mb容量存储范围，提供单、双、四通道SPI接口和DTR SPI接口，数据读取频率高达166MHz，支持ECC纠错，有效提高产品的可靠性和高速I/O信号的准确性，为汽车电子应用提供快速存储读取和高品质保障。

明然科技研发总监何洪先生表示：

“GD25F128F车规级SPI NOR Flash具有高性能和高可靠性的特点，且产品从设计研发、生产制造到封装测试所有环节均采用国内供应链，这与明然科技国产化主动悬架控制器的产品理念不谋而合。我们很高兴能与兆易创新一起，共同打造一站式国产车规芯片开发和量产平台，为汽车产业的创新发展注入新动能。”

除已成功在奇瑞车型上量产的车规级GD25F128F外，兆易创新GD25/55全系列SPI NOR Flash和GD5F SPI NAND Flash 均已通过AEC-Q100认证，并提供丰富的选择组合，包括2Mb~8Gb全容量覆盖、高达400MB/s的数据吞吐率、提升可靠性的ECC算法和CRC校验、延长产品寿命的10万次擦写和20年数据保持能力等，这些完善的产品组合能够全面满足汽车电子应用所需，为车载应用的国产化提供了更丰富的选择，为车载娱乐影音、智能网联、智能驾驶、电池管理、充电管理、域控制、车载网关、DVR、智能驾舱、Tbox等应用提供大容量、高性价比的解决方案。

截至目前，兆易创新车规级存储产品累计出货量已达1亿颗。并且，兆易创新高度重视汽车芯片管理体系的构建和完善，通过ISO 26262:2018汽车功能安全最高等级ASIL D流程认证，具备为顶级的汽车厂商所需的功能安全目标与要求提供匹配的产品和服务能力。

关于明然科技

明然科技成立于2017年，公司核心技术团队主要来自博世、宁德时代、上汽通用、经纬恒润等。公司聚焦于汽车电动化和智能化领域，量产产品包括电池管理系统(BMS)、电池配电盒(BDU)、整车控制器(VCU)、电机控制器(MCU)、以太网网关(IGW)、智能电池传感器(IBS)、车身域控制器(DCU)、主动悬架控制器(CDC)、电子助力转向控制器(EPS)等十余款电控产品，累计出货量达到几十万套。公司致力于为中国汽车行业提供一流的产品和服务，客户包括广汽乘用车、奇瑞汽车、赛力斯、东风岚图、赣锋电池等几十家主机厂和零部件供应商。

关于兆易创新

更严苛的车规MCU

一般消费级MCU注重功耗和成本，工业级MCU则注重平衡性能、功耗、稳定性和可靠性，然而车用芯片并不像一般消费类或工业应用芯片，它需要面对更为苛刻的外部工作环境，並与人生命安全息息相关，更高度注重安全和可靠性。

笙泉车规MCU(MGEQ1C064AD48)于今年6月已获AEC-Q100 Grade2车规级可靠性认证，满足安全标准车规级MCU的功能，近期也正导入试产中，预计今年第4季可实现规模量产。

表1_车规等级芯片要求資料

來源: 方正证券/汽车＆新兴产业深度报告(2022-7-12);电子工程专辑(2023-6-19)

从上表可看出车用MCU对工作温度要求更宽的范围，笙泉车规MCU可用于环境温度范围-40°C到105°C的大部分车载应用环境，符合车用电子高可靠性和稳定性要求。此外，车用MCU运行稳定性要求也较高，需适应湿度/发霉/粉尘/高低温交互变化等恶劣状况；其抗干扰性要求也更高，需能抵御ESD静电、EFT群脉冲、RS传导辐射等；故障率接近零容忍，使用寿命也更长。

车规等级制程、高可靠、高性能MCU

笙泉迈向一般汽车和新能源车用市场，将安全和可靠性的严谨要求置于首位，遵循AEC-Q100标准打造了这款8位车规MCU(MGEQ1C064AD48)，符合更严格的研发设计/生产制程/封装测试/质量等测试条件和验证要求，它内置64K Flash、4K SRAM，最大工作频率36MHz，具备以下优势特点：

高可靠:

●AEC-Q100 Grade 2 认证

●工作温度: -40~105°C

●工作电压: 2.4~5.5V

●ESD: HBM: 8KV, MM: 450V, CDM: 1KV

高性能:

●高精度12-bit ADC, 1Msps (采样率)

●独家硬件Duty Capture可捕捉高速PWM讯号(PWM 144MHz任意Bit中心对齐)

●ACMP(模拟比较器) 3个通道

●CRC16 保障传输正确性

●DMA提供EMB(External Memory Bus)，可扩充NAND/8080 LCM界面

丰富外设和通信接口:

●丰富的定时器资源，支持多路互补PWM输出

●丰富的通信资源: 4组UART，可对接多种感测器，具有 QPI / SPI / IIC

●支持LIN bus协议

●44 IO 数量、LQFP48封装

应用方框图:

满足车身控制多元应用

复杂应用场景推动MCU朝向32位方向发展，但8 位MCU因具备成本低、功耗低、能效比高、便于开发，其性能已可满足大部分场景需要，因此低位数产品依然难以被取代。笙泉车规MCU(MGEQ1C064AD48)可广泛应用于诸多基础功能，如风扇控制、空调控制、雨刷、天窗、车窗升降、仪表盘、集线盒、座椅控制、门控模块、车灯/气氛灯等场景(如下图)。

在推出首颗满足AEC-Q100标准的车规MCU后，笙泉科技秉持一贯的踏实造芯态度，仍将持续加强符合车规MCU芯片功能及平台工具，并协助客户加速车载应用方案开发、缩短产品量产时程，共创智能汽车产业的繁荣前景。

笙泉车规MCU通过AEC-Q100 (Grade 2) 认证报告书(封面):

关于AEC-Q100:

●汽车电子委员会(AEC)制定的车用电子组件可靠性测试标准，系基于失效机理的IC电路应力测试鉴定，是适用于车用芯片的综合可靠性测试，也是全球汽车产业零件供货商生产的重要指南。通过AEC-Q100测试，能够保障芯片长期可靠能用，即不损坏。

● AEC-Q100可靠性认证门槛高，测试项目覆盖广(7大类别41项目)，如温度、湿度、机械冲击、振动、EMC，ESD，电迁移、应力迁移、热载流子注入、闩锁效应、芯片剪切等方面的试验，涉及的芯片阶段从设计(变更/晶圆尺寸)、晶圆制造(光刻/离子注入/制造场所转移)，到封装(引线材质/芯片清洁/塑封/制造场所转移)等，可见其复杂度和严格苛刻度。

● AEC-Q100试验条件，需多轮验证且过程中更侧重多方协作(晶圆厂/封测厂等产业链企业的配合)，周期一般比较长。

●笙泉科技MCU (MGEQ1C064AD48)通过AEC-Q100 ，代表性能与可靠性等指标符合国际车规芯片标准，产品质量获国际权威认证体系的认可与肯定。