儀表盤和車身控制的應(yīng)用設(shè)計(jì)

近年來，在汽車性能方面，除了要求對(duì)諸如駕駛、轉(zhuǎn)向和停車等駕駛功能加以改進(jìn)外，還要求對(duì)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(duì)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(tǒng)：富士通開發(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”：這款產(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。還具有內(nèi)置式單精度浮點(diǎn)運(yùn)算單元(FPU)，能夠滿足圖像處理系統(tǒng)和那些需要浮點(diǎn)操作功能的系統(tǒng)(如制動(dòng)器控制)的要求。雖然時(shí)至今日不帶FPU的傳統(tǒng)產(chǎn)品仍然需要定點(diǎn)運(yùn)算之類的運(yùn)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(yùn)算性能。

產(chǎn)品外觀圖

帶有64個(gè)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?jī)?nèi)置式ECU；它們的規(guī)模隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加而不斷擴(kuò)大。雖然傳統(tǒng)32位CAN微控制器主要具有32個(gè)內(nèi)置式消息緩沖器，但是這款產(chǎn)品具有64個(gè)內(nèi)置式消息緩沖器，從而能夠支持帶有大量節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)。并且，它還支持ver.2.0A/B充當(dāng)CAN協(xié)議和高達(dá)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(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(guī)范和提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(kuò)展電路板布局范圍的功能

1.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(dú)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(gè)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(shí)，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(chǔ)器、圖像用ASIC等。

2.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：

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(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系列在汽車中的應(yīng)用視圖。

圖2：I/O再分配功能示意圖。[next]

應(yīng)用實(shí)例

1.MB91770系列(面向儀表盤應(yīng)用)

雖然最近的汽車中存在著多種不同類型的儀表盤指示，但是那些處理視覺信息的儀表盤系統(tǒng)都需要將必要的駕駛信息在很短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確無誤地傳遞給駕駛員。MB91770系列實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理，并且具有FR81S內(nèi)核的高處理性能；它內(nèi)置有外設(shè)功能，是采用STN法和LCD面板的儀表盤控制的最佳選擇。

它具有內(nèi)置式步進(jìn)馬達(dá)控制器的6條通道，能夠控制速度計(jì)、轉(zhuǎn)速計(jì)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(dāng)轉(zhuǎn)向信號(hào)聲源的波形的發(fā)聲器。和傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，該發(fā)聲器的功能得到了大幅提高。盡管傳統(tǒng)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(yīng)功能，但是MB91770系列除了具有淡出效應(yīng)以外，還能夠按照規(guī)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(xiàn)音量微調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)更平滑的音變。

MB91770系列的應(yīng)用實(shí)例如圖3所示。

圖3：MB91770系列的應(yīng)用實(shí)例

2.MB91725系列(面向車體控制應(yīng)用)

通過汽車內(nèi)的各種開關(guān)輸入以及來自于內(nèi)置式汽車傳感器的信息控制汽車內(nèi)的空調(diào)和BCM系統(tǒng)。無論外界的天氣狀況和行車條件如何，必須具有空調(diào)才能保持舒適的車內(nèi)條件。在汽車停放在炎熱的太陽光下時(shí)，通過執(zhí)行最佳控制將汽車內(nèi)部的溫度迅速降至較為舒適的水平，并根據(jù)來自于各個(gè)傳感器的信息保持舒適的車內(nèi)溫度。BCM系統(tǒng)可以在多個(gè)車體系統(tǒng)ECU(如車門、座椅和組合開關(guān))上實(shí)現(xiàn)集中控制。制造商也在考慮整合無鑰匙進(jìn)入的ECU功能等。

MB91725系列具有大量?jī)?nèi)置式串行接口，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(zhuǎn)換器，從而實(shí)現(xiàn)了各種功能整合。

并且，除了面向程序的主Flash存儲(chǔ)器以外，MB91725系列還具有面向數(shù)據(jù)的內(nèi)置式Flash存儲(chǔ)器。這可以在從面向程序的主Flash存儲(chǔ)器中執(zhí)行程序的過程中在面向數(shù)據(jù)的Flash存儲(chǔ)器內(nèi)進(jìn)行寫入/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(shù)量。

數(shù)據(jù)Flash的優(yōu)勢(shì)：不再需要E2PROM，并且可以縮小電路板面積；提高數(shù)據(jù)寫入速度；數(shù)據(jù)、程序等存儲(chǔ)在微控制器中的Flash存儲(chǔ)器內(nèi)，這樣有助于防止信息泄漏。

圖4展示了MB91725系列的應(yīng)用實(shí)例。

產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)

表1展示了本產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)。[next]

開發(fā)環(huán)境

本產(chǎn)品采用片上調(diào)試方法。在傳統(tǒng)產(chǎn)品中，必須利用ICE主單元和驗(yàn)證用評(píng)估芯片實(shí)現(xiàn)調(diào)試，然后通過利用汽車上的器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)評(píng)估。本產(chǎn)品允許利用實(shí)際器件進(jìn)行單元系統(tǒng)評(píng)估和汽車評(píng)估。并且，它采用單線調(diào)試接口，可以實(shí)現(xiàn)汽車評(píng)估或一致性測(cè)試，并且能夠利用通用同軸電纜、在高達(dá)10米的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)小型ICE主單元和目標(biāo)電路板之間的通信。這可以簡(jiǎn)化按照常規(guī)難以實(shí)現(xiàn)的汽車評(píng)估。

圖5展示了開發(fā)環(huán)境視圖，表2展示了開發(fā)環(huán)境配置。

未來開發(fā)

開發(fā)了面向儀表盤控制和車身控制應(yīng)用的產(chǎn)品之后，我們會(huì)繼續(xù)開發(fā)內(nèi)置FR81S CPU內(nèi)核的微控制器系列產(chǎn)品，包括面向馬達(dá)控制應(yīng)用的產(chǎn)品。

表2