基于Fujitsu內(nèi)置FR81S內(nèi)核的高性能32位微控制器方案設(shè)計

近年來，在汽車性能方面，除了要求對諸如駕駛、轉(zhuǎn)向和停車等駕駛功能加以改進外，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(nèi)置式微控制器最近為眾多汽車系統(tǒng)所用，但是為了將來能夠?qū)崿F(xiàn)更安全、更舒適和更環(huán)保的系統(tǒng)，對它們進行性能和功能的改進將至關(guān)重要。

簡介/產(chǎn)品特性

■ 面向更安全、更舒適且更環(huán)保的系統(tǒng)

我們開發(fā)了內(nèi)置“FR81S”專用32位高性能 CPU 內(nèi)核的 MB91770 系列和 MB91725 系列新型微控制器，能夠控制新一代汽車系統(tǒng)。儀表盤控制是 MB91770 系列的主要應(yīng)用領(lǐng)域，而車身控制（空調(diào)、BCM等）則是 MB91725 系列的主要應(yīng)用領(lǐng)域。

■ 新型內(nèi)置式高性能32位 CPU 內(nèi)核“FR81S”

本產(chǎn)品采用 FR81S 內(nèi)核，提供了比傳統(tǒng)32位“FR60”CPU 內(nèi)核高30%或以上的處理性能。FR81S 的工作性能為 1.3MIPS/MHz，作為面向汽車應(yīng)用的微控制器，它提供了極高的處理性能。它還具有內(nèi)置式單精度浮點運算單元（FPU），能夠滿足圖像處理系統(tǒng)和那些需要浮點操作功能的系統(tǒng)（如制動器控制）的要求。雖然時至今日不帶 FPU 的傳統(tǒng)產(chǎn)品仍然需要定點運算之類的運算方法，但是本產(chǎn)品具有硬件支持，因此能夠簡化軟件程序并提升運算性能。

照片1：外觀圖



■ 帶有64個內(nèi)置式消息緩沖器的 CAN 控制器

最近，在汽車的 CAN 網(wǎng)絡(luò)中存在著大量內(nèi)置式 ECU；它們的規(guī)模隨著節(jié)點數(shù)量的增加而不斷擴大。雖然傳統(tǒng)32位 CAN 微控制器主要具有32個內(nèi)置式消息緩沖器，但是這款產(chǎn)品具有64個內(nèi)置式消息緩沖器，從而能夠支持帶有大量節(jié)點的系統(tǒng)。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。

■ 能夠通過可切換串行接口和 LIN-UART 連接多種外設(shè)功能

本產(chǎn)品將內(nèi)置式多功能串行接口用作串行通信接口（MB91770 系列內(nèi)的2條通道和 MB91725 系列內(nèi)的4條通道）。該多功能串行接口可以通過軟件切換為各條通道選擇 UART、時鐘同步串行、LIN-UART 和 I2C。這樣就可以靈活支持外部器件的通信規(guī)范和提高系統(tǒng)設(shè)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行通信。

■ 可以擴展電路板布局范圍的功能

● 外部總線接口終端專用的電源

本產(chǎn)品為外部總線接口終端配備了獨立電源。因此，無需在 ECU 板上安裝電平轉(zhuǎn)換器（先前連接那些在采用單個電源的傳統(tǒng)產(chǎn)品內(nèi)、具有不同工作電壓的外部器件時，必須具有電平轉(zhuǎn)換器）。并且，該外部總線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。

● I/O 再分配功能

微控制器的外設(shè)單元的分配和接線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的物理約束，本產(chǎn)品提供了內(nèi)置式 I/O 再分配功能，可以通過軟件設(shè)置來改變 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(shè)終端，所以可以大幅提高電路板布局的自由度。

從外設(shè)和分支數(shù)量（可以再分配的終端數(shù)量）如下所示。

圖2展示了 I/O 再分配功能略圖。

[從外設(shè)和分支數(shù)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

● 重加載定時器：4通道 × 3分支

圖1：MB91770 系列/MB91725 系列在汽車中的應(yīng)用視圖



圖2：I/O 再分配功能示意圖