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新一代汽车电子产品

发布时间:2020-07-21 17:33:21 阅读: 来源:奖牌厂家

随着汽车制造技术的演变,作为当今汽车必不可少的组成部分,电子产品也不断发展。高度工程化、复杂的车载功能,是影响客户驾驶体验的重要因素。如:适应式前照明、多轴向座椅调节、智能温湿度控制系统、撞击避免和动态自动巡航控制系统都是21世纪汽车发展前景中令人瞩目的亮点。微控制器技术最新的发展能帮助实现这些功能。汽车系统设计师孜孜以求的是在更小的空间内采用更低的能耗实现更多功能的最完美结合。在汽车“控制点”上恰如其份地配置一个高性能的混合信号微控制器的能力至为关键。混合信号微控制器直接被集成到感应器、发动机、开关、缆线和连接器中,微控制器的可编程特性及其小巧的体积使它成为不断增长的汽车电子应用领域中的理想产品。

本文引用地址:汽车电子部件、甚至连装置在车内的部件,均有一些基本要求,如必须能在温度-40~+125℃之间、以及2.7~5.25 V电压范围内进行操作。几乎每一个嵌入式汽车系统都必需具备三大重要功能:捕捉、计算和通讯。“捕捉”是指从现实环境中提取信息并将之转换为数字信息,它可以是轮胎监控系统中压力感应器的模拟电压,或是从连接到安全气囊作用系统的碰撞探测感应器的输入/输出针脚上所感应到的上升波动。“计算”是指获取数字信息并在应用环境中运算的能力。例如安全气囊控制器在一瞬间因为探测到座椅上坐的是个小孩而判断无需展开。“通讯”是指获得运算结果并将其传递到其他可能需要这些信息的系统去。简单的功能比如为指示灯供电等等。新一代元件必需在同一台设备内集成这三大功能,在保证性能的前提下降低设计的复杂性。

新一代产品的主要特点:专有的LIN 2.0硬件控制器

LIN是当今汽车制造中普遍采用的一种低成本互连网络标准。它广泛用于车身电子和切换到电机和相关功能(如座椅位置控制)的接口。老一代的混合信号微控制器通过采用标准型或加强型UART外围设备和软件来实现LIN网络。

新一代混合信号微控制器采用一种独特、专有的硬件方案,比UART加软件的方案更具优势。如:专有信息缓冲,能在中央处理器介入之前接收LIN的全部信息,而非在接收到每一比特数据后中断中央处理器;更高的整体系统带宽,能释放应用所需系统资源;自动校验生成和错误处理确保可靠的网络通讯,令中央处理器无需再对接收到的每一比特数据进行校验和人工计算,产生更高、更可靠的数据率和整体混合信号微控制器系统带宽的提升。

新一代产品的主要特点:适用于各种电压和温度的超高精度振荡器

随着嵌入式应用变得越来越复杂,对于精确时钟源要求也日益重要。为了确保符合LIN2.0标准,一台LIN主模式网络控制器在作业温度和电压范围内的精度误差不能超过±0.5%。对于老一代的混合信号微控制器解决方案而言,这就意味着需要一台外部精确计时设备(如液晶或振荡器),不但提高系统的成本,也增加不必要的复杂性。

新一代混合信号微控制器的芯片集成了这一功能,允许振荡器在-40~+125℃、2.7~5.25 V的条件下,在±0.5%的波动范围内,仍能正常运行,在无需使用外部计时部件的情况下完全集成LIN2.0主模式方案。这就极大地降低了系统的成本,提高系统的可靠性。将超高精度内部振荡器调节到最大指令脉冲(25 MHz),能让内部振荡器不会与实现最大中央处理器带宽发生冲突。传统解决方案的内部振荡器频率等于其最大额定操作频率。除此之外,由于低电模式提供的精确的时间参考,启动时间快速,几乎能立即反应,因此能实现低电压应用中的电流消耗和最短系统等待时间之间的平衡。

应用范例

油箱感应是汽车设计师面临的典型挑战之一。几年前,油量感应器仅只是一个直接的设计问题。它是一个简单的浮阀装置,带有一个清洁刷接触器,探测液体的阻力表面,能模拟输出油箱中剩余燃油量比例。今天汽车的油箱位于平台设计的尾部,并且要求充分利用一切剩余空间。因此油箱往往奇形怪状,没有线形的体积,这就使浮阀系油箱感应是汽车设计师面临的典型挑战之一。几年前,油量感应器仅只是一个直接的设计问题。它是一个简单的浮阀装置,带有一个清洁刷接触器,探测液体的阻力表面,能模拟输出油箱中剩余燃油量比例。今天汽车的油箱位于平台设计的尾部,并且要求充分利用一切剩余空间。因此油箱往往奇形怪状,没有线形的体积,这就使浮阀系统的装置更加棘手。更为重要的是,由于引进替代燃油和燃油衍生物,使得油箱内燃油成分更加复杂。例如,石油和乙醇燃料的比例对发动机的动作如点火、计时和排放有影响。如何确定汽车燃油的成分并将该信息传递给其他电子控制设备(ECU)是新一代油箱感应器的应用要求。过去只是基本的感应设计如今成了一个复杂的分析控制挑战难题。

21世纪的混合信号微处理器技术

最早的8051中央处理器诞生于上世纪70年代末,那时集成电路出于经济考虑,更看重低晶体管计数,而非性能。因此8051将每一个指令分布到12个脉冲周期中执行,将所需的硬件资源降到最低。8051是最受欢迎的混合信号微控制器指令集架构,但技术早已过时。90年代末8051的设计经历了一次重大变革,通过高达100 MIPS数量级的通量,提高传输能力。芯科实验室的混合信号微控制器将8051指令集架构用于新的专门用途:新的混合信号微控制器在保持完整的目标码兼容性的同时能将指令传输量最大化。当前技术和久经考验的指令集架构的结合,诞生了先进的设计和认证方法,能实现C8051F中央处理器的“硬线”装置。指令集架构分布在基本的双阶流水线通路,在保持8位程序存储带宽不变的情况下提高了传输能力,这就提高了8051指令集的效率,比原8051的性能提高了20倍。

通过在芯片上集成精确模拟,设计师不但能降低材料成本,还提高了各种汽车应用的性能。正如上文所述,通过高针对性并经过测试的模拟和混合信号功能,还能减少对单机模拟外围设备的需求,进一步简化系统设计。

现代技术还能添加系统内部除错。尽管在32位混合信号微控制器和高端数字信号处理器(DSP)中很常见,但很少有8位混合信号微控制器具备系统内部除错功能。重新审视8位混和信号微控制器,新添加的无缝系统内部调试功能为用户提供了低成本和卓越的用户体验。

新一代汽车电子产品

为了推动汽车市场的发展,汽车电子产品不能停滞不前。混合信号微控制器作为许多感应、动力和其他电子控制系统的核心,是汽车中很多安全性和舒适度重大发展的一部分。新一代混合信号微控制器具有高速中央处理器和集成高性能模拟数字转换器(如带宽大于12万采样/秒和12位或更高的解决方案),是汽车电子控制点的理想解决方案。设计师只需采用一个混合信号微控制器就能实现完整的功能,而无需大量离散部件。这些进步将成为开发汽车新功能、提高汽车安全性和效率的核心。

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