微控制器測量技術(shù)的重大飛躍

創(chuàng)新的ECU測量理念——實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)速率最大化的同時對CPU運(yùn)行時間的影響最小

隨著 ECU復(fù)雜程度的增加，ECU的數(shù)據(jù)量越來越大，測量和標(biāo)定參數(shù)也越來越多。而先前所采用的測量、標(biāo)定及Flash刷寫的解決方案在數(shù)據(jù)帶寬上的局限已經(jīng)越加明顯。正是基于這種背景，Robet Bosch公司開始尋求更加強(qiáng)大的、具有未來競爭力的新的測量解決方案，以滿足下一代ECU開發(fā)的需求，尤其是新一代大范圍雷達(dá)傳感器的開發(fā)。

Bosch所研發(fā)的大范圍雷達(dá)傳感器LRR3（Long-Range Radar）工作頻率可高達(dá)77 GHz，其為汽車內(nèi)許多安全系統(tǒng)和駕駛輔助系統(tǒng)提供信號輸入，包括各種版本的安全預(yù)測系統(tǒng)（Predictive Safety System, PPS）和自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（Adaptive Cruise Control, ACC）。這些汽車電子行業(yè)中最小的雷達(dá)傳感器，自2009年初就被應(yīng)用于汽車生產(chǎn)，以其遠(yuǎn)程采集范圍可達(dá)250米，寬孔徑角可達(dá)45°的優(yōu)勢而備受關(guān)注。同時其價格優(yōu)勢更使其擁有覆蓋從豪華車到中端車以及商用車非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。然而，Bosch的工程師在進(jìn)行該項研發(fā)過程中的測量和標(biāo)定環(huán)節(jié)遇到了麻煩。除數(shù)據(jù)測量和記錄外，標(biāo)定及Flash刷寫等都亟需更高效的解決方案，要求低延遲時間和極高的數(shù)據(jù)傳輸速率特性。

從技術(shù)層面來看，測量系統(tǒng)的模塊化以及使用標(biāo)準(zhǔn)化的PC接口都是必要的。產(chǎn)品ECU樣機(jī)的研發(fā)可以使研發(fā)輕松地過渡到后階段的生產(chǎn)。為了獲取大量的測量信號（多達(dá)100,000個）并保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)速率必須至少達(dá)到4 MB/s，同時要確保對處理器運(yùn)行時間的影響要盡可能小。

現(xiàn)有的解決方案：低數(shù)據(jù)速率，高CPU負(fù)載

在使用標(biāo)準(zhǔn)化測量和標(biāo)定協(xié)議CCP或XCP-on-CAN、FlexRay、JTAG或SPI的解決方案時，集成于ECU中的協(xié)議驅(qū)動負(fù)責(zé)周期性讀取、拷貝及上傳測量和標(biāo)定信號值。由于測量數(shù)據(jù)量比較大，該驅(qū)動需要占用的內(nèi)存資源相應(yīng)也會比較大，而ECU的RAM資源卻又非常有限。此外，總線負(fù)載也會隨之增加，這些都將對ECU軟件造成負(fù)面的影響。當(dāng)前的數(shù)據(jù)測量方案有效速率可覆蓋從基于CAN總線的50 KB/s到基于FlexRay，JTAG及SPI的最大400 KB/s的范圍。

微處理器上的高性能調(diào)試接口提供了新的可能的解決方案

Bosch決定與Vector的相關(guān)技術(shù)專家共同合作設(shè)計一個全新的測量及標(biāo)定系統(tǒng)。測量接口將采用目前越來越多的中端微處理器都具有的調(diào)試用數(shù)據(jù)跟蹤接口。以標(biāo)準(zhǔn)的Nexus Class 3接口為例，其能以最小的處理器負(fù)載向外界傳遞ECU的內(nèi)部變化的信息。

該方法的基本原理是通過調(diào)試接口從ECU內(nèi)部獲取數(shù)據(jù)，然后通過一根特定的高速線纜將數(shù)據(jù)傳送給外部的測量適配器。數(shù)據(jù)的傳輸遵循特定的串行通信協(xié)議，而外部的測量適配器則能通過標(biāo)準(zhǔn)化的XCP-on-Ethernet協(xié)議將實際測量數(shù)據(jù)傳輸至獨(dú)立于ECU 的PC機(jī)之上的應(yīng)用程序。

在此項目中，ECU的接口連接到一個聯(lián)接件(POD)上，結(jié)構(gòu)十分緊湊且易于在ECU上安裝。POD包含獲取和傳送測量數(shù)據(jù)所需的所有的電子元器件。為了確保正常工作，POD完全可以兼容當(dāng)前所有ECU的機(jī)電工作環(huán)境。例如，POD可安裝在發(fā)動機(jī)艙的重要位置進(jìn)行工作，這也是Bosch研發(fā)項目很重要的一個要求。