儀表盤(pán)和車(chē)身控制的應用設計

近年來(lái)，在汽車(chē)性能方面，除了要求對諸如駕駛、轉向和停車(chē)等駕駛功能加以改進(jìn)外，還要求對安全性、舒適性和環(huán)保性等相關(guān)性能加以提高。雖然內置式微控制器最近為眾多汽車(chē)系統所用，但是為了將來(lái)能夠實(shí)現更安全、更舒適和更環(huán)保的系統，對它們進(jìn)行性能和功能的改進(jìn)將至關(guān)重要。

產(chǎn)品特性

面向更安全、更舒適且更環(huán)保的系統：富士通開(kāi)發(fā)了內置“FR81S”專(zhuān)用32位高性能CPU內核的MB91770系列和MB91725系列新型微控制器，能夠控制新一代汽車(chē)系統。儀表盤(pán)控制是MB91770系列的主要應用領(lǐng)域，而車(chē)身控制(空調、BCM等)則是MB91725系列的主要應用領(lǐng)域。

新型內置式高性能32位CPU內核“FR81S”：這款產(chǎn)品采用FR81S內核，提供了比傳統32位“FR60”CPU內核高30%或以上的處理性能。FR81S的工作性能為1.3MIPS/MHz，作為面向汽車(chē)應用的微控制器，它提供了極高的處理性能。還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)的要求。雖然時(shí)至今日不帶FPU的傳統產(chǎn)品仍然需要定點(diǎn)運算之類(lèi)的運算方法，但是本產(chǎn)品具有硬件支持，因此能夠簡(jiǎn)化軟件程序并提升運算性能。

產(chǎn)品外觀(guān)圖

帶有64個(gè)內置式消息緩沖器的CAN控制器：最近，在汽車(chē)的CAN網(wǎng)絡(luò )中存在著(zhù)大量?jì)戎檬紼CU；它們的規模隨著(zhù)節點(diǎn)數量的增加而不斷擴大。雖然傳統32位CAN微控制器主要具有32個(gè)內置式消息緩沖器，但是這款產(chǎn)品具有64個(gè)內置式消息緩沖器，從而能夠支持帶有大量節點(diǎn)的系統。并且，它還支持ver.2.0A/B充當CAN協(xié)議和高達1Mb/s的比特率。

能夠通過(guò)可切換串行接口和LIN-UART連接多種外設功能：本產(chǎn)品將內置式多功能串行接口用作串行通信接口(MB91770系列內的2條通道和MB91725系列內的4條通道)。該多功能串行接口可以通過(guò)軟件切換為各條通道選擇UART、時(shí)鐘同步串行、LIN-UART和I2C。這樣就可以靈活支持外部器件的通信規范和提高系統設計的自由度。除了該多功能串行接口以外，本產(chǎn)品還具有LIN-UART的6條通道，從而能夠與更多控制單元進(jìn)行通信。

可以擴展電路板布局范圍的功能

1.外部總線(xiàn)接口終端專(zhuān)用的電源：本產(chǎn)品為外部總線(xiàn)接口終端配備了獨立電源。因此，無(wú)需在ECU板上安裝電平轉換器(先前連接那些在采用單個(gè)電源的傳統產(chǎn)品內、具有不同工作電壓的外部器件時(shí)，必須具有電平轉換器)。并且，該外部總線(xiàn)接口終端的電源電壓范圍為3.0V至5.5V，因此它可以靈活地連接單元存儲器、圖像用ASIC等。

2.I/O再分配功能：微控制器的外設單元的分配和接線(xiàn)方式在很大程度上取決于微控制器的引腳分配。為了減少引腳分配給電路板布局帶來(lái)的物理約束，本產(chǎn)品提供了內置式I/O再分配功能，可以通過(guò)軟件設置來(lái)改變I/O端口分配。由于I/O再分配功能允許我們從分配的終端中選擇需要用到的外設終端，所以可以大幅提高電路板布局的自由度。

從外設和分支數量(可以再分配的終端數量)如下所示：

從外設和分支數量

PPG：11通道×3分支

輸入采集：6通道×3分支

LIN-UART：4通道×2分支

重加載定時(shí)器：4通道×3分支

圖2展示了I/O再分配功能略圖。

圖1：MB91770系列/MB91725系列在汽車(chē)中的應用視圖。

圖2：I/O再分配功能示意圖。[next]

應用實(shí)例

1.MB91770系列(面向儀表盤(pán)應用)

雖然最近的汽車(chē)中存在著(zhù)多種不同類(lèi)型的儀表盤(pán)指示，但是那些處理視覺(jué)信息的儀表盤(pán)系統都需要將必要的駕駛信息在很短的時(shí)間內準確無(wú)誤地傳遞給駕駛員。MB91770系列實(shí)現了系統的實(shí)時(shí)處理，并且具有FR81S內核的高處理性能；它內置有外設功能，是采用STN法和LCD面板的儀表盤(pán)控制的最佳選擇。

它具有內置式步進(jìn)馬達控制器的6條通道，能夠控制速度計、轉速計等的指針。它還具有用于里程表指示的段式LCD控制器(32段×4com)和用于生成充當轉向信號聲源的波形的發(fā)聲器。和傳統產(chǎn)品相比，該發(fā)聲器的功能得到了大幅提高。盡管傳統發(fā)聲器只具有能夠在音量改變的情況下逐漸降低音量的淡出效應功能，但是MB91770系列除了具有淡出效應以外，還能夠按照規定的速度降低或提高音量。并且，可以利用16位分辨率實(shí)現音量微調，從而實(shí)現更平滑的音變。

MB91770系列的應用實(shí)例如圖3所示。

圖3：MB91770系列的應用實(shí)例

2.MB91725系列(面向車(chē)體控制應用)

通過(guò)汽車(chē)內的各種開(kāi)關(guān)輸入以及來(lái)自于內置式汽車(chē)傳感器的信息控制汽車(chē)內的空調和BCM系統。無(wú)論外界的天氣狀況和行車(chē)條件如何，必須具有空調才能保持舒適的車(chē)內條件。在汽車(chē)停放在炎熱的太陽(yáng)光下時(shí)，通過(guò)執行最佳控制將汽車(chē)內部的溫度迅速降至較為舒適的水平，并根據來(lái)自于各個(gè)傳感器的信息保持舒適的車(chē)內溫度。BCM系統可以在多個(gè)車(chē)體系統ECU(如車(chē)門(mén)、座椅和組合開(kāi)關(guān))上實(shí)現集中控制。制造商也在考慮整合無(wú)鑰匙進(jìn)入的ECU功能等。

MB91725系列具有大量?jì)戎檬酱薪涌?，因此能夠利用CAN/LIN網(wǎng)絡(luò )連接到多個(gè)ECU上。它還具有定時(shí)器功能的多條通道和A/D轉換器，從而實(shí)現了各種功能整合。

并且，除了面向程序的主Flash存儲器以外，MB91725系列還具有面向數據的內置式Flash存儲器。這可以在從面向程序的主Flash存儲器中執行程序的過(guò)程中在面向數據的Flash存儲器內進(jìn)行寫(xiě)入/擦除操作；這樣就可以替代E2PROM。這就有助于減少ECU電路板上的元件數量。

數據Flash的優(yōu)勢：不再需要E2PROM，并且可以縮小電路板面積；提高數據寫(xiě)入速度；數據、程序等存儲在微控制器中的Flash存儲器內，這樣有助于防止信息泄漏。

圖4展示了MB91725系列的應用實(shí)例。

產(chǎn)品技術(shù)指標

表1展示了本產(chǎn)品的主要技術(shù)指標。[next]

開(kāi)發(fā)環(huán)境

本產(chǎn)品采用片上調試方法。在傳統產(chǎn)品中，必須利用ICE主單元和驗證用評估芯片實(shí)現調試，然后通過(guò)利用汽車(chē)上的器件實(shí)現系統評估。本產(chǎn)品允許利用實(shí)際器件進(jìn)行單元系統評估和汽車(chē)評估。并且，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5展示了開(kāi)發(fā)環(huán)境視圖，表2展示了開(kāi)發(fā)環(huán)境配置。

未來(lái)開(kāi)發(fā)

開(kāi)發(fā)了面向儀表盤(pán)控制和車(chē)身控制應用的產(chǎn)品之后，我們會(huì )繼續開(kāi)發(fā)內置FR81S CPU內核的微控制器系列產(chǎn)品，包括面向馬達控制應用的產(chǎn)品。

表2