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对汽车功能需求持续增加,主控芯片有何变化

时间:08-26 来源:周立功单片机 点击:

随着消费者对汽车功能的需求持续增加,车身应用的安全、低功耗高性能等参数也有着越来越高的要求,32位处理器将逐步成为主导,为此恩智浦推出了高性能的S32K系列芯片。

据Strategy Analytics的统计数据显示,2016年,在轻型汽车上安装的一半以上微控制器均用于车身应用,安装使用量超过13亿个。平均每辆车安装了将近15个车身MCU,截止2016年,安装在轻型汽车的MCU总价值就将近18亿美元,在汽车的MCU需求中,它的价值占到了30%的比例。

车身控制领域在以下几种力量的推动下,将从8位、16位的MCU逐步转移到32位的行列中,近年来,车身MCU使用中,32位处理器的比重将逐步加大,如图1所示。

图1  汽车MCU需求分布(摘自Strategy Analytics的统计数据)

首先是消费者对汽车功能的需求在不断增加:随着市场的逐渐成熟,越来越多的汽车将会推出电动座椅、升降挡板、智能LED、导航、数码仪表、车载娱乐等新型的功能,这些新型功能的实现,对MCU的性能有着更高的要求,使用32位的处理器将显著提高经济效益。

其次是车身应用要求也不断的提高,在汽车中投入的传感器越来越多,处理器带宽和处理能力的要求也随着提高,对处理器的车身控制和网络网关处理能力要求不断提升,如CAN-FD,其专业度将显著提高,只有高性能的处理器才能处理和管理渐增的通信速率。

尽管要求功能是要中之要,但是低功耗要求还是至关重要。尤其汽车作为移动应用,功耗无疑是重要的考虑因素。哪怕单个的应用功耗一般,但是整个系统加起来的总功耗还是很高的。对于汽车安保和门禁这类系统,这些器件必须应对一个频繁的唤醒、快速启动、高性能任务执行和快速关闭周期等,需要它们具有较低的静态模式漏电,并且提供多种低功耗运行模式,防止长时间停车的情况。

作为第二大汽车为控制器的供应商,恩智浦在汽车的发展中扮演着重要角色,恩智浦的15年汽车产品持续供应承诺为它们提供了有力的保证。恩智浦推出的新型S32K系列将进一步扩展该产品组合,它是几个ARM的MCU/MPU系列中的第一个系列,带来了全新的硬件设计,并且为客户提供了汽车级的软件和工具。

目前,15家全球顶级的汽车制造商已经有10家在下一代的汽车中使用S32K,因此S32KMCU系列必将成为车身ECU发展的方向。随着S32K系列开始分销,在市场上的采用率也会进一步提高,包括汽车二级和三级的供应商。该系列的产品推出后,将被更广泛的客户群体采用。

恩智浦S32K系列的器件特别适合例如车窗、天窗、后挡板、空调控制、电池管理及后期尾气排放等,该系列将一套汽车级的工具和软件与ARM Cortex的可扩展组合在一起,这些MCU能满足未来硬件的功能需求,将显著提高硬件和软件的重复使用率,缩短开发时间,提高上市的效率。

该系列的第一个成员S32K144目前已经通过分销渠道向普通市场销售,采用Cortex-M4F的内核,支持浮点数运算单元和DSP指令,提供512KB的闪存,具有下一代连接线、安全性和低功耗特性。如图2所示为S32K144的构成。

图2  S32K144框架结构

◆ 高性能:ARM CortexMF4最高达到112MHZ(集成FPU)。

◆ 软件构架友好:具有独立的CPU和外设时钟-48MHZ1%IRC;LP中不需要PLL初始化,寄存器在所有模式下均可保持;ADC可用编程器触发,无软件延迟计数器或额外中断。

◆ 功能安全:ASIL B或以上提供ISO026262支持,具有存储器保护单元;Flash/数据flash和RAM上具有ECC,看门狗具有独立的内部OSC;ADC和ACMP之间具有多样性;SPI/SCI和FlexIO之间具有多样性;具有内核自检库;具有可拓展的LVD保护,CRC数据加密保护,支持CANFD。

◆ 低功耗:低泄露技术,多种VLP模式和IRC组合,模拟阈值唤醒。

其他五个系列的成员具有可扩展性、可选闪存、部分采用ARM Cotex-M0+内核。该系列所有成员都采用ISO CAN FD技术,编程模式下的速率最高可达8MB/s,还采用符合SHE规范的硬件安全模块来实现ECU之间的通信,在最高温度125℃的环境温度下,这些器件的工作电压为3V到5V,恩智浦免费的S32 Design Studio IDE和全面软件开发包(SDK),可以让客户快速响应快速变化的市场要求,加快研发速度,加快产品上市的效率,该软件支持如图3所示。

图3  软件支持

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