MCU應(yīng)用系統(tǒng)從16位升級為32位時(shí)的設(shè)計(jì)考慮

　當(dāng)我們打算把一個(gè)16位的微控制器(MCU)升級到32位的時(shí)候，通常要考慮多方面的設(shè)計(jì)問題。本文以汽車引擎控制單元(ECU)為例，概要介紹了對這些問題的處理方法。

　　在過去的二十年當(dāng)中，隨著交通工具復(fù)雜性的日益增加，工程師已將ECU從8位MCU升級為16位以上的器件。目前，這樣一個(gè)高度集成的32位 RISC MCU就是瑞薩公司的SH7058,它是一種具有1MB片上閃存和48KB RAM組成的80MHz的MCU。由于存在多種系統(tǒng)需求，如控制擴(kuò)展級輸入/輸出(I/O)、借助于安全性高的通訊鏈接(如CAN和Flexray)與其它的車載系統(tǒng)進(jìn)行通訊以及具有浮點(diǎn)精度的處理算法,當(dāng)今的ECU采用高速32位MCU就是必不可少的配置。

　　除了帶來新的性能優(yōu)勢之外，最新的32位MCU減少了電路板設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，節(jié)省了整體PCB空間，降低了系統(tǒng)的功耗要求，并且減少了電噪音和抵抗電磁干擾(EMI)的能力。通常，每一個(gè)ECU的制造成本約70到100美元不等，以這一成本計(jì)算，一個(gè)MCU就占到了總成本的15%-20%。

　　采用32位MCU 的系統(tǒng)通常非常復(fù)雜，并且一般需要花2到4年的時(shí)間才能完成一個(gè)ECU項(xiàng)目，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通常由1-2個(gè)硬件工程師和4-5個(gè)軟件工程師組成。為取得理想進(jìn)度，所有的里程碑及需要的資源必須加以正確識別。此外，從概念定義到生產(chǎn)的設(shè)計(jì)流程必須與開始相一致。

　　項(xiàng)目計(jì)劃應(yīng)確定設(shè)計(jì)環(huán)境，尤其是開發(fā)工具，并且要考慮測試和調(diào)試規(guī)劃。圖1以圖解形式說明了一個(gè)假想的ECU系統(tǒng)圖。

　　系統(tǒng)劃分

　　在項(xiàng)目開發(fā)早期階段，主要目標(biāo)是確定用硬件實(shí)現(xiàn)什么功能，而用軟件要實(shí)現(xiàn)什么功能。這一決定將受工程預(yù)算、元件成本、PCB空間和任務(wù)期限這些因素的影響，因而需要權(quán)衡決定。在ECU設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要運(yùn)用大量的算法建模和系統(tǒng)仿真以解決設(shè)計(jì)劃分的優(yōu)化問題。目前，有一些供應(yīng)商提供解決設(shè)計(jì)劃分問題的方案。

　　軟件問題

　　開發(fā)32位系統(tǒng)的時(shí)候，軟件工程師必須考慮采用什么辦法去許多問題。在ECU應(yīng)用中，如果從以前的設(shè)計(jì)中所得的經(jīng)驗(yàn)證的代碼能夠被重新使用，就會節(jié)省時(shí)間，工作量也會減少。大部分的嵌入式設(shè)計(jì)要用用到C語言，因而代碼可重用的比例很高。