32位雙觸發(fā)內(nèi)核MCU提升汽車燃油經(jīng)濟(jì)性和排放控制

隨著各國對(duì)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的逐步升級(jí)，汽車電子廠商越來越需要開發(fā)更加強(qiáng)大的引擎管理系統(tǒng)來處理復(fù)雜運(yùn)算任務(wù)，并采取更加環(huán)保的技術(shù)和新一代傳動(dòng)系統(tǒng)以降低油耗，從而有效應(yīng)對(duì)排放法規(guī)要求。另一方面，由于受到以摩托車，小型發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域?yàn)橹鞯男屡d市場(chǎng)刺激，未來5~6年，由變速箱，發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)組成的動(dòng)力總成系統(tǒng)用MCU將繼信息娛樂系統(tǒng)之后，成為汽車電子領(lǐng)域另一個(gè)掘金點(diǎn)。

一組來自Strategy Analytics近期公布的數(shù)據(jù)顯示，未來6年，與汽車動(dòng)力相關(guān)的MCU市場(chǎng)將會(huì)從現(xiàn)在的120億美元左右發(fā)展到240億美元，市場(chǎng)總值翻了一番。而傳統(tǒng)的汽油/柴油汽車MCU將會(huì)從2009年66%的市場(chǎng)份額下降至49%，取而代之的則是混合動(dòng)力/電動(dòng)車，傳動(dòng)器以及發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)份額的增加。而這其中，具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)的MCU無疑能夠幫助客戶在激烈競爭中保持成本優(yōu)勢(shì)，無論是在新興市場(chǎng)或是成熟市場(chǎng)。

日前，飛思卡爾半導(dǎo)體(Freescale)就宣布推出全新一代基于Power Architecture架構(gòu)的32位雙觸發(fā)內(nèi)核MCU產(chǎn)品MPC564xA，據(jù)稱能夠在惡劣環(huán)境下，提供實(shí)現(xiàn)引擎管理和傳輸控制所需的性能和精度。該公司汽車電子部市場(chǎng)經(jīng)理?xiàng)畋蟊硎?，隨著人們節(jié)能環(huán)保觀念的轉(zhuǎn)變以及汽車電子廠商新型需求的出現(xiàn)，例如更低油耗的傳動(dòng)系統(tǒng)、可以向更高性能平臺(tái)擴(kuò)展的可移植性等，32位動(dòng)力總成MCU市場(chǎng)面臨著新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

與常見的單觸發(fā)內(nèi)核相比，MPC564xA在單芯片內(nèi)通過32通道增強(qiáng)型時(shí)間處理單元(TPU)幫助制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)基于時(shí)間和事件的高精度控制，如引擎噴油器或傳輸調(diào)壓器，并且使用新的反應(yīng)模塊增加電流控制致動(dòng)器的靈活性，進(jìn)而提升高級(jí)TPU的性能。同時(shí)，MPC564xA還能夠承受引擎懸置控制器和流體傳輸控制應(yīng)用高達(dá)150°C的溫度，并可在每個(gè)周期運(yùn)行更多指令，相比單觸發(fā)內(nèi)核提高了性能并且將需要增加的功率電平降到了最低。

楊斌強(qiáng)調(diào)說，“高性能”、“低功耗”和“可擴(kuò)展與低成本”將是MPC564xA獲得市場(chǎng)成功的關(guān)鍵所在。為此，MPC564xA同時(shí)具備了浮點(diǎn)運(yùn)算(FPU)和單指令多數(shù)據(jù)單元(SIMD)功能，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率最高可達(dá)150MHz，內(nèi)置8KB緩存，可配置為2或4路，并集成存儲(chǔ)器管理單元(MMU)和Nexus 3+調(diào)試模塊;同時(shí)，為了幫助發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳燃油經(jīng)濟(jì)性和排放控制，MPC564xA配以4MB閃存以支持精確微調(diào)和排放控制所需的大型標(biāo)定數(shù)據(jù)表，反饋模塊(Reaction Module)可節(jié)省進(jìn)行閉環(huán)電流控制的外部ASIC，在滿足更嚴(yán)格的排放法規(guī)同時(shí)降低了系統(tǒng)成本，其爆震檢測(cè)功能還支持排放控制并優(yōu)化燃油經(jīng)濟(jì)性。此外，在可擴(kuò)展性方面，MPC564xA不但向下兼容MPC563xM系列MCU的176腳QFP和208腳MAP封裝，還提供從2MB至4MB的代碼閃存，以及散熱性能更佳的324腳PBGA封裝。

以反饋通道功能為例，該功能允許客戶在對(duì)ECU硬件進(jìn)行最小改動(dòng)的基礎(chǔ)上升級(jí)到直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，噴油嘴驅(qū)動(dòng)電流的峰值和保持值通過反饋通道來管理。楊斌進(jìn)一步解釋說，在變速箱(Variable Force Solenoid)中，可由反饋通道處理復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電流控制，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)變速箱的自動(dòng)控制。

此外，楊斌還特別介紹了MPC564xA的爆震控制系統(tǒng)。通常情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)需要優(yōu)化燃燒循環(huán)，將燃油經(jīng)濟(jì)性提高3-5%。為了達(dá)到上述目標(biāo)，系統(tǒng)就需要更多器件(通常需要專用爆震芯片)，并從引擎噪音中查找爆震信號(hào)(1/1000秒時(shí)間窗口)，再經(jīng)由數(shù)字化信號(hào)，通過點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行反饋控制，一般頻率為150KHz。盡管上述過程極為復(fù)雜，但楊斌認(rèn)為，MPC564xA的優(yōu)勢(shì)卻恰恰體現(xiàn)于此。例如，其內(nèi)置的ATD模塊最高能夠支持800KHz采樣頻率，在采樣爆震信號(hào)的同時(shí)，仍有時(shí)間讀取系統(tǒng)中的其他模擬輸入;而增強(qiáng)型時(shí)間處理器單元(eTPU2)則可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)爆震窗口位置，再將模擬爆震信號(hào)數(shù)字化處理。從而使得系統(tǒng)不再需要專用爆震檢測(cè)芯片、濾波器、外部模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和多路選通器，滿足復(fù)雜性要求的同時(shí)也降低了成本。