MCU應用系統從16位升級為32位時(shí)的設計考慮

　當我們打算把一個(gè)16位的微控制器(MCU)升級到32位的時(shí)候，通常要考慮多方面的設計問(wèn)題。本文以汽車(chē)引擎控制單元(ECU)為例，概要介紹了對這些問(wèn)題的處理方法。

　　在過(guò)去的二十年當中，隨著(zhù)交通工具復雜性的日益增加，工程師已將ECU從8位MCU升級為16位以上的器件。目前，這樣一個(gè)高度集成的32位 RISC MCU就是瑞薩公司的SH7058,它是一種具有1MB片上閃存和48KB RAM組成的80MHz的MCU。由于存在多種系統需求，如控制擴展級輸入/輸出(I/O)、借助于安全性高的通訊鏈接(如CAN和Flexray)與其它的車(chē)載系統進(jìn)行通訊以及具有浮點(diǎn)精度的處理算法,當今的ECU采用高速32位MCU就是必不可少的配置。

　　除了帶來(lái)新的性能優(yōu)勢之外，最新的32位MCU減少了電路板設計的復雜性，節省了整體PCB空間，降低了系統的功耗要求，并且減少了電噪音和抵抗電磁干擾(EMI)的能力。通常，每一個(gè)ECU的制造成本約70到100美元不等，以這一成本計算，一個(gè)MCU就占到了總成本的15%-20%。

　　采用32位MCU 的系統通常非常復雜，并且一般需要花2到4年的時(shí)間才能完成一個(gè)ECU項目，設計團隊通常由1-2個(gè)硬件工程師和4-5個(gè)軟件工程師組成。為取得理想進(jìn)度，所有的里程碑及需要的資源必須加以正確識別。此外，從概念定義到生產(chǎn)的設計流程必須與開(kāi)始相一致。

　　項目計劃應確定設計環(huán)境，尤其是開(kāi)發(fā)工具，并且要考慮測試和調試規劃。圖1以圖解形式說(shuō)明了一個(gè)假想的ECU系統圖。

　　系統劃分

　　在項目開(kāi)發(fā)早期階段，主要目標是確定用硬件實(shí)現什么功能，而用軟件要實(shí)現什么功能。這一決定將受工程預算、元件成本、PCB空間和任務(wù)期限這些因素的影響，因而需要權衡決定。在ECU設計當中，需要運用大量的算法建模和系統仿真以解決設計劃分的優(yōu)化問(wèn)題。目前，有一些供應商提供解決設計劃分問(wèn)題的方案。

　　軟件問(wèn)題

　　開(kāi)發(fā)32位系統的時(shí)候，軟件工程師必須考慮采用什么辦法去許多問(wèn)題。在ECU應用中，如果從以前的設計中所得的經(jīng)驗證的代碼能夠被重新使用，就會(huì )節省時(shí)間，工作量也會(huì )減少。大部分的嵌入式設計要用用到C語(yǔ)言，因而代碼可重用的比例很高。