基于MCU的硬件虚拟化的基础黄雅诗

基于MCU的硬件虚拟化的基础

虚拟化是一种功能强大的技术概念，通常与服务器中的高端应用程序相关联，通过具有锁步机制的多个CPU通过具有多个执行域的微控制器来实现虚拟化。结合了基于硬件的虚拟化辅助功能的微控制器标志着嵌入式设计领域新的集成里程碑。

此外，通过在单个MCU上运行多个软件组件而不会互相干扰，硬件虚拟化可在对安全至关重要的嵌入式环境中带来更高的灵活性和可靠性运行多个安全完整性等级的汽车MCU就是一个很好的例子。

另外，具有不同安全级别的软件系统可以与非关键软件一起在同一硬件上执行。例如，驾驶舱控制器可以在单个硬件上运行组合仪表和车载信息娱乐系统。

MCU虚拟化如何工作

因此，是什么驱动了低成本微控制器上支持虚拟化的CPU。简单的答案是，基于硬件的虚拟化功能大大减少了处理开销。

基于软件的虚拟化由于需要虚拟仿真硬件而消耗更多的处理时间。它必须更改CPU状态并传送中断。反过来，就确保对安全性至关重要的应用的实时响应性而言，这给汽车MCU带来了问题。

MCU虚拟化还可以按照基本的虚拟机管理程序原理进行工作。系统管理程序创建独立的虚拟机，并且每个VM彼此隔离。虚拟机隔离允许设计工程师独立地修改或更新系统。但是，为此，MCU不可避免地需要较大的闪存容量。

基于MCU的硬件虚拟化

图1：具有硬件虚拟化功能的多核MCU使汽车设计人员能够将软件开发和系统测试从物理环境转移到虚拟环境。图片：Synopsys）

在硬件虚拟化中，可以通过利用内存保护等MCU功能将虚拟机管理程序专门部署到多个AUTOOS等RTOS。此外，几个虚拟机管理程序可以在CPU内核上运行。

MCU虚拟化场所

MCU平台上的硬件虚拟化仍处于早期阶段。一些芯片制造商正在推出测试芯片，它们可以作为迈向MCU虚拟化的垫脚石。这些芯片使汽车设计人员可以在实际样品之前开发软件和测试模式，并将设计从物理系统转移到虚拟系统。

然后有EDA公司与MCU供应商合作；EDA公司提供的虚拟化开发套件可帮助创建虚拟原型作为嵌入式目标，并可由MCU供应商的软件团队进行部署。它还使汽车OEM以及一级Tier的电子控制单元开发人员能够创建虚拟硬件环境，以进行系统集成，故障和覆盖率测试以及回归测试。

图2：低复杂度嵌入式管理程序有助于在低成本MCU上进行硬件虚拟化。图片：Open Synergy）

最后，有些软件公司为CPU内核提供了软件管理程序。这使MCU供应商可以在单个微控制器之上运行多个未经修改的操作系统和应用程序。它还演示了硬件虚拟化如何将成为在微控制器上整合多个应用程序的关键构建块。

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