32位雙觸發(fā)內核MCU提升汽車(chē)燃油經(jīng)濟性和排放控制

隨著(zhù)各國對汽車(chē)排放標準的逐步升級，汽車(chē)電子廠(chǎng)商越來(lái)越需要開(kāi)發(fā)更加強大的引擎管理系統來(lái)處理復雜運算任務(wù)，并采取更加環(huán)保的技術(shù)和新一代傳動(dòng)系統以降低油耗，從而有效應對排放法規要求。另一方面，由于受到以摩托車(chē)，小型發(fā)動(dòng)機領(lǐng)域為主的新興市場(chǎng)刺激，未來(lái)5~6年，由變速箱，發(fā)動(dòng)機和傳動(dòng)系統組成的動(dòng)力總成系統用MCU將繼信息娛樂(lè )系統之后，成為汽車(chē)電子領(lǐng)域另一個(gè)掘金點(diǎn)。

一組來(lái)自Strategy Analytics近期公布的數據顯示，未來(lái)6年，與汽車(chē)動(dòng)力相關(guān)的MCU市場(chǎng)將會(huì )從現在的120億美元左右發(fā)展到240億美元，市場(chǎng)總值翻了一番。而傳統的汽油/柴油汽車(chē)MCU將會(huì )從2009年66%的市場(chǎng)份額下降至49%，取而代之的則是混合動(dòng)力/電動(dòng)車(chē)，傳動(dòng)器以及發(fā)動(dòng)機市場(chǎng)份額的增加。而這其中，具有價(jià)格優(yōu)勢的MCU無(wú)疑能夠幫助客戶(hù)在激烈競爭中保持成本優(yōu)勢，無(wú)論是在新興市場(chǎng)或是成熟市場(chǎng)。

日前，飛思卡爾半導體(Freescale)就宣布推出全新一代基于Power Architecture架構的32位雙觸發(fā)內核MCU產(chǎn)品MPC564xA，據稱(chēng)能夠在惡劣環(huán)境下，提供實(shí)現引擎管理和傳輸控制所需的性能和精度。該公司汽車(chē)電子部市場(chǎng)經(jīng)理楊斌表示，隨著(zhù)人們節能環(huán)保觀(guān)念的轉變以及汽車(chē)電子廠(chǎng)商新型需求的出現，例如更低油耗的傳動(dòng)系統、可以向更高性能平臺擴展的可移植性等，32位動(dòng)力總成MCU市場(chǎng)面臨著(zhù)新的挑戰和機遇。

與常見(jiàn)的單觸發(fā)內核相比，MPC564xA在單芯片內通過(guò)32通道增強型時(shí)間處理單元(TPU)幫助制動(dòng)器實(shí)現基于時(shí)間和事件的高精度控制，如引擎噴油器或傳輸調壓器，并且使用新的反應模塊增加電流控制致動(dòng)器的靈活性，進(jìn)而提升高級TPU的性能。同時(shí)，MPC564xA還能夠承受引擎懸置控制器和流體傳輸控制應用高達150°C的溫度，并可在每個(gè)周期運行更多指令，相比單觸發(fā)內核提高了性能并且將需要增加的功率電平降到了最低。

楊斌強調說(shuō)，“高性能”、“低功耗”和“可擴展與低成本”將是MPC564xA獲得市場(chǎng)成功的關(guān)鍵所在。為此，MPC564xA同時(shí)具備了浮點(diǎn)運算(FPU)和單指令多數據單元(SIMD)功能，系統時(shí)鐘頻率最高可達150MHz，內置8KB緩存，可配置為2或4路，并集成存儲器管理單元(MMU)和Nexus 3+調試模塊;同時(shí)，為了幫助發(fā)動(dòng)機系統實(shí)現最佳燃油經(jīng)濟性和排放控制，MPC564xA配以4MB閃存以支持精確微調和排放控制所需的大型標定數據表，反饋模塊(Reaction Module)可節省進(jìn)行閉環(huán)電流控制的外部ASIC，在滿(mǎn)足更嚴格的排放法規同時(shí)降低了系統成本，其爆震檢測功能還支持排放控制并優(yōu)化燃油經(jīng)濟性。此外，在可擴展性方面，MPC564xA不但向下兼容MPC563xM系列MCU的176腳QFP和208腳MAP封裝，還提供從2MB至4MB的代碼閃存，以及散熱性能更佳的324腳PBGA封裝。

以反饋通道功能為例，該功能允許客戶(hù)在對ECU硬件進(jìn)行最小改動(dòng)的基礎上升級到直噴發(fā)動(dòng)機，噴油嘴驅動(dòng)電流的峰值和保持值通過(guò)反饋通道來(lái)管理。楊斌進(jìn)一步解釋說(shuō)，在變速箱(Variable Force Solenoid)中，可由反饋通道處理復雜的驅動(dòng)電流控制，實(shí)現手動(dòng)變速箱的自動(dòng)控制。

此外，楊斌還特別介紹了MPC564xA的爆震控制系統。通常情況下，發(fā)動(dòng)機系統需要優(yōu)化燃燒循環(huán)，將燃油經(jīng)濟性提高3-5%。為了達到上述目標，系統就需要更多器件(通常需要專(zhuān)用爆震芯片)，并從引擎噪音中查找爆震信號(1/1000秒時(shí)間窗口)，再經(jīng)由數字化信號，通過(guò)點(diǎn)火系統進(jìn)行反饋控制，一般頻率為150KHz。盡管上述過(guò)程極為復雜，但楊斌認為，MPC564xA的優(yōu)勢卻恰恰體現于此。例如，其內置的ATD模塊最高能夠支持800KHz采樣頻率，在采樣爆震信號的同時(shí)，仍有時(shí)間讀取系統中的其他模擬輸入;而增強型時(shí)間處理器單元(eTPU2)則可準確預測爆震窗口位置，再將模擬爆震信號數字化處理。從而使得系統不再需要專(zhuān)用爆震檢測芯片、濾波器、外部模數轉換模塊和多路選通器，滿(mǎn)足復雜性要求的同時(shí)也降低了成本。