應用于儀表板控制及車(chē)身控制的新一MCU技術(shù)

不論是儀表盤(pán)控制或車(chē)身控制的MCU，都必須提供更高的處理性能、處理大量網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的能力、支持多種外圍連接的接口功能、可擴展電路板布局范圍的功能、先進(jìn)的內存架構，以及更便利的開(kāi)發(fā)環(huán)境。這些設計需求分析如下：

高處理性能：

MCU要提升處理性能，必須從其核心及軟、硬件系統架構下手以富士通新一代MCU的FR81S CPU核心為例，它的工作性能達到1.3MIPS/MHz，比上一代FR60核心高出30%的處理效能;因具有內置式單精度浮點(diǎn)運算單元(FPU)，能夠滿(mǎn)足圖像處理系統和那些需要浮點(diǎn)操作功能的系統(如制動(dòng)器控制)要求。此外，透過(guò)硬件式的FPU支持，能夠簡(jiǎn)化軟件程序并提升運算性能。

2. 大量網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)處理能力：

今日汽車(chē)中的CAN網(wǎng)絡(luò )內存在著(zhù)大量的內置式ECU，它們的規模隨著(zhù)節點(diǎn)數量的增加而不斷擴大，因此車(chē)用MCU必須支持更多的訊息緩沖器(message buffer)。上一代的32位CAN微控制器能提供達32個(gè)內置式訊息緩沖器，但現在已顯得不敷使用，以新一代富士通MCU來(lái)說(shuō)，已能支持達64個(gè)內置式訊息緩沖器，而且支持CAN 2.0A/B規格及提供1Mbps的高傳輸率。

3. 廣泛接口支持能力：

車(chē)用MCU連接的外圍相當多樣，而連接的接口可能是UART、頻率同步串行、LIN-UART 和 I2C，因此必須具備彈性的接口連接能力。為了滿(mǎn)足此需求，富士通將內置式多功能串行接口用作串行通信接口，并透過(guò)軟件方式來(lái)切換上述各種接口，以靈活支持外部組件的通信規范，并提高系統設計的自由度。新系列MCU還提供LIN-UART 的6條通道，從而能夠與更多控制單元進(jìn)行通信;其中MB91725系列因具有定時(shí)器功能的多條信道和 A/D 轉換器，更容易達成各種功能的整合。請參考(圖二)。

圖二　使用序列接口達成彈性的通信接口功能整合

可擴展電路板布局范圍的功能：

由于車(chē)用電路板系統的布局設計方式相當多樣，車(chē)用MCU必須能滿(mǎn)足這些設計的需求。一些可行的作法包括為外部總線(xiàn)接口終端配置獨立電源，使得ECU板上無(wú)需再安裝電平轉換器。此一外部總線(xiàn)接口終端的電源范圍要廣(如涵蓋3.0V至5.5V)，進(jìn)而能彈性地和單元內存或圖像用ASIC相連。

另一個(gè)作法是讓MCU具備內置式I/O再分配的功能，透過(guò)軟件設置即可改變I/O連接埠的分配。如此一來(lái)，設計者可以更彈性地與特定外圍相連結，進(jìn)而大幅提升電路板布局的自由度。

5. 先進(jìn)的內存架構：

為了提升工作處理彈性，今日車(chē)用微控制器的系統中往往會(huì )內置嵌入式內存(Flash)。過(guò)去只將Flash用于程序儲存，新一代MCU的架構中也加入數據用的Flash。此架構不僅能提高數據寫(xiě)入速度，因不再需要E2PROM，也能縮小電路板的面積。此外，將數據與程序同時(shí)儲存于微控制器的Flash內存中，也有助于防止信息的泄露。

6. 更便利的開(kāi)發(fā)環(huán)境：

一般產(chǎn)品必須利用ICE主單元和驗證用評估芯片來(lái)進(jìn)行系統檢驗，為了降低驗證的復雜度，我們?yōu)樾乱淮鶰CU產(chǎn)品提供芯片上(on-chip)的偵錯方式。它采用單線(xiàn)調試接口，可以實(shí)現汽車(chē)評估或一致性測試，并且能夠利用通用同軸電纜、在高達10米的范圍內實(shí)現小型 ICE 主單元和目標電路板之間的通信。這可以簡(jiǎn)化按照常規難以實(shí)現的汽車(chē)評估。

圖三　運用芯片上偵錯實(shí)現汽車(chē)評估

結論

一輛汽車(chē)中的電子系統愈來(lái)愈復雜，對于車(chē)用MCU的仰賴(lài)也愈來(lái)愈深。針對汽車(chē)儀表板及車(chē)身控制設計，必須為駕駛提供精準迅速的輔助信息，以及便利舒適的乘車(chē)空間，因此相關(guān)的MCU也必須滿(mǎn)足更高的性能及更彈性的設計需求，才能為應用功能的開(kāi)發(fā)帶來(lái)幫助。