從微控制器在汽車上的應(yīng)用層面來看,不論是從汽車內(nèi)部主體來看,如:主(被)動式安全設(shè)備、發(fā)電(動)機管理、底盤、引擎與車身控制,或者是以附加功能的車載式多媒體、娛樂、影音及通訊系統(tǒng),都可以見到微控制器應(yīng)用的例子。那么微控制器為何會受到廠商的關(guān)注?這是因為汽車上的電子系統(tǒng)開始向即時多工管理、網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)與通信功能…等高層次應(yīng)用發(fā)展,因此,為了使微控制器能順利的進入汽車領(lǐng)域,除了必須要能有其基本特性之外,還兼?zhèn)湮磥碇悄苄推噺姶蟮木W(wǎng)絡(luò)通信功能、系統(tǒng)集成度、適應(yīng)高溫、潮濕、振動和電磁輻射干擾等特性。
過去曾經(jīng)以8位元、16位元作為車用微控制器的,但其同樣性質(zhì)的微控器產(chǎn)品大都只能在穩(wěn)定中求得成長。不過,在汽車領(lǐng)域中,成長幅度驚人的還是以32位微控制器為主,微控制器的大規(guī)模應(yīng)用是在上網(wǎng)手機、、打印機、數(shù)碼相機等產(chǎn)品上,逐年的成長率都能保持在30%以上。
從32位微控制器產(chǎn)品角度來分析,即使以目前汽車市場份額的比重,還不能夠與8、16位元/微控制器相比擬,也沒有辦法像消費電子領(lǐng)域?qū)⑵渲苯痈鼡Q,但目前還是逐步地以快速成長的態(tài)勢向前邁進。另一個主要關(guān)鍵,在于32位微控制器的應(yīng)用產(chǎn)品大多為領(lǐng)域中的新興產(chǎn)品,就象是中、高階汽車上所運用的影音多媒體系統(tǒng)、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等,因為諸如此類的系統(tǒng)設(shè)備大都需要較高的處理速度。有此可見,32位車用微控制器未來的發(fā)展空間可望在幾年內(nèi)一舉超越8、16位元,成為微控制器市場中主流的應(yīng)用產(chǎn)品。
換個角度,從應(yīng)用面來看,由于微控制器所搭載的存儲器已由過去的MaskROM走到今日的以Embedded 為主流,在產(chǎn)品架構(gòu)方面,微控制器與AD/DA等模擬器件的結(jié)合也成為強化本身價值的主要趨勢。因此,32位微控制器內(nèi)存儲器主要有 ROM、 (快閃存儲器)、On-Time Programmable(OTP) 等,在 ROM的價格上具有較強的競爭優(yōu)勢,而 有加速產(chǎn)品開發(fā)的特性,On-Time ProgrammableMemory則介于兩者之間,一方面提供多種版本的微控制器供客戶使用,另一方面,-Based 微控制器最大的好處就是能夠快速改變程序,以達到縮短產(chǎn)品上市時間。由此可見,因為32位元/微控制器所具備的靈活應(yīng)用性,可讓整車廠在配置車輛時的特性集成及控制算法有很大幫助。
在由技術(shù)面來看,微控制器應(yīng)具備更強的功能,這是因為面對到汽車多變的應(yīng)用環(huán)境,不僅對硬件穩(wěn)定性、可靠性要求很高,還必須要考慮設(shè)備的延展性。因此,要如何選擇一項具有優(yōu)勢的嵌入式設(shè)備控制器,就顯得相當(dāng)重要,使控制器能夠長時間持續(xù)在惡劣環(huán)境下,能夠因應(yīng)高振動、高沖擊、低溫、高溫、溫度變化劇烈和高濕度等環(huán)境問題。
目前市場上流行的32位微控制器如下表所示。下面分別介紹這些產(chǎn)品。
富士通微電子─MB91F467D
快閃存儲器微控制器MB91F467D,針對下一代應(yīng)用所設(shè)計,并采用0.18μm制程技術(shù),具備更快速、儲存大容量及更多的功能。MB91F467D采用嵌入式快閃存儲器技術(shù),具備讀出保護功能的1,088kB的儲存容量。快閃存儲器芯片內(nèi)建的預(yù)取與彈性快取功能,可確保連接至I-bus和F-bus的存儲器之最佳效能。MB91F467D微控制器提供64kB嵌入式RAM與32位數(shù)據(jù)處理能力,26位地址的外部接口,可用來連接外部存儲器,如:、脈沖模式(urst-mode)快閃存儲器、或者用于繪圖顯示控制器(GDC)。具有3個CAN界面各自擁有32個數(shù)據(jù)緩沖器與5個LIN-,而其中4個內(nèi)建16 Rx 和Tx FIFOs,可用來提高傳輸速度,而3個I2C模塊則讓該控制器的串行通訊界面更加完整。
基本上,MB91F467D是由內(nèi)建8個自由運行計時器而強化其計時器功能。此8個自由運行計時器是做為8個ICU與4個OCU模塊、8個重裝計時器、3個Up/Down計數(shù)模式、以及1個以主要石英振頻或32 kHz子時脈振頻運作的即時時脈(RTC)模塊的時間基礎(chǔ)。除了具備6通道步進馬達控制器界面,來控制儀表板設(shè)備外,MB91F467D還內(nèi)建12通道16位脈沖產(chǎn)生器(PPG)、1個聲音產(chǎn)生器,另一個則是功率因數(shù)模式(PFM)模塊,而芯片中相位鎖定回路(PLL)的內(nèi)部工作頻率可高達。
MB91F467DA亦具備24通道10位A/D轉(zhuǎn)換器與1個比較器,并加強了I/O驅(qū)動功能包含:2mA、5mA、或的SMC驅(qū)動器。另外,MB91F467DA包含各種輸入端,例如:汽車、磁滯(Hysteresis),甚至是晶體管邏輯電路(TTL)。所有輸入端皆包含內(nèi)部提升電阻,可以確保未使用過的針腳處于開啟狀態(tài)。MB91F467DA采用的是208針腳的無鉛純錫方型扁平式(QFP)封裝技術(shù)。此外,此款微控制器的工作溫度介于攝氏-40℃到105℃之間,運作供電電壓則介于3V到5.5V之間。
瑞薩半導(dǎo)體─SH7147F
在車載式控制的32位數(shù)據(jù)處理方面,瑞薩半導(dǎo)體開發(fā)出微控制器SH7147F,內(nèi)建256KB的閃存。SH7147F是過去瑞薩所開發(fā)SuperH系列SH7047F的二代產(chǎn)品,采用了與SH7047F相同的100針小型封裝,功能與性能均高于SH7047F,并能夠與目前產(chǎn)品軟件兼容,以現(xiàn)有程序便能直接取代。
SH7147F使用內(nèi)核,工作頻率從SH7047F的提高到了6,處理性能約為SH7047F的1.3倍。此外由于配備了閃存,可隨時進行一個周期的循環(huán)讀取,提高了程序處理能力。另外,新開發(fā)的12位AD轉(zhuǎn)換器,其轉(zhuǎn)換時間比過去的10位AD轉(zhuǎn)換器縮短了大約30%,可同時取樣、同時轉(zhuǎn)換的通道數(shù)從2個系統(tǒng)增加到了最多6個系統(tǒng)。最后,還有一個通道配備了支持車載LAN的CAN的界面,除了可以運用在汽車的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、混合動力車等的控制之外,還可以應(yīng)用于通用和交流伺服(AC SERVO)等。
飛思卡爾─
MPC5566是基于 Architecture技術(shù)的MPC55xx車用控制器系列之一,內(nèi)嵌的大容量快閃存儲器能解決汽車業(yè)對內(nèi)嵌式存儲器持續(xù)增加的需求,讓研發(fā)人員得以設(shè)計更先進的動力引擎控制系統(tǒng),不僅可提高增加燃油效率,還可降低有害的廢氣排放。大型單芯片快閃存儲器陣列能提供研發(fā)人員高效能,以支持更精密、存儲器存取密集(memory-intensive)的引擎控制功能。
雖然,MPC5566控制器是MPC55xx系列的第七代元件,而這一系列元件具備可擴充特性,其接腳和指令碼均兼容(pin-and -compatible),可在多重應(yīng)用中重復(fù)使用指令代碼。MPC55xx是以節(jié)能的核心為基礎(chǔ),并采用 Architecture技術(shù)。利用MPC55xx的設(shè)計技術(shù),可協(xié)助減少程序碼( footprint)達30%,以增加程序碼密度并降低存儲器需求的可變長度編碼(VLE)功能,而根據(jù)特定裝置,最高可達32k快取。該元件還具備數(shù)字信號處理器(DSP),以及浮點運算的單一指令復(fù)合數(shù)據(jù)()模式,可提升功能的自動編碼及功能性整合,如:爆震檢測系統(tǒng)。
TMS320系列中的F28015和F28016數(shù)字信號控制器提供效能,-60和-60控制器是以現(xiàn)有的和為基礎(chǔ),同樣提供效能。TI F280xx控制器系列共包含11顆軟件和接腳兼容的元件,都具備32位元DSP高效能運算核心、高度外圍整合以及易于使用等優(yōu)點,最適合設(shè)計人員升級目前以微控制器為基礎(chǔ)的設(shè)計。
所有以F280x為基礎(chǔ)的元件都采用32位數(shù)據(jù)處理以提高效能,16/32位混合指令集則能增加程序碼密度。這些擁有高系統(tǒng)整合度的控制器全都內(nèi)建完整的系統(tǒng)控制功能,包括數(shù)據(jù)輸入、12位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、正交脈沖 (QEP) 界面、計時器的擷取與比較、以及高達10組獨立脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 通道的信號輸出。這些控制器還能視實際配置的元件而定,提供CAN、I2C、和SPI接口等通訊界面。6是最低成本的數(shù)字信號處理控制器,內(nèi)含CAN通訊界面。CAN長期以來就是汽車電子常用的界面,不僅適合噪聲水平很高的工業(yè)應(yīng)用,還具備錯誤檢測與錯誤處理能力,為應(yīng)用系統(tǒng)提供強大可靠的通訊能力。
恩智浦半導(dǎo)體─
業(yè)界第一個以為核心的90 奈米微控制器,這個新的32位微控制器,不僅能夠提供高效能和低功耗的優(yōu)勢,也是唯一提供矢量浮點輔助處理器、整合式USB OTG、以及在0.9V電壓下操作,極低消耗功率模式能力的核心微控制器。恩智浦的最高速率可達208 MHz,為許多高精度應(yīng)用的理想選擇,例如商場管理系統(tǒng)(POS)設(shè)備、醫(yī)療及工業(yè)裝置、全球定位系統(tǒng)()、機器人等。
LPC3180彈性的電源管理能夠容許高峰值效能(尤其是當(dāng)執(zhí)行浮點運算時),同時也允許系統(tǒng)在保留即時時鐘(real-time )和喚醒(wake-up)功能時關(guān)閉核心電源。這個新的微控制器是目前業(yè)界唯一能夠提供高速且高效率硬件矢量浮點輔助處理單元的微控制器。這個硬件矢量浮點輔助處理器在scaler mode下可加速達4~5倍,而在最佳化的Vertor mode下達到更高的加速效能。
日本沖電工業(yè)─ML67Q2003
為汽車市場推出首個采用ARM9的32位元引擎控制器(ECU),產(chǎn)品編號為ML67Q2003微控制器,采用272接腳QFP封裝,具有雙通道CAN,它的時脈頻率達80Hz。此項產(chǎn)品整合核心CPU、ARM VFP-9矢量浮點協(xié)同處理器、1MB嵌入式快閃存儲器和48KB ,可處理復(fù)雜的燃燒監(jiān)視,提高燃料效率,還可以處理其它關(guān)鍵的引擎功能,如油門、、油溫及壓力、、傳輸及車閘等。