瑞薩為汽車電子應(yīng)用市場(chǎng)提供最佳MCU和解決方案

瑞薩的汽車用MCU

　　瑞薩的汽車用MCU已有25年以上的歷史，在世界汽車用MCU中占有20%以上的市場(chǎng)份額。瑞薩的汽車用MCU被Bosch、Continental、Delphi、TRW、Aisin和Denso等世界主要的汽車電子制造商所采用。這些汽車電子制造商的產(chǎn)品又被世界上的眾多汽車制造商所采用。對(duì)汽車來(lái)說(shuō)，質(zhì)量和性能最為重要，汽車制造商、汽車電子制造商對(duì)瑞薩的汽車用MCU所具備的高質(zhì)量、高性能給予了很高的評(píng)價(jià)。由于取得了這些實(shí)際成績(jī)，瑞薩又從當(dāng)時(shí)尚未使用瑞薩產(chǎn)品的汽車電子制造商那里獲得了許多貿(mào)易合同，這些汽車電子制造商正在使用瑞薩的汽車用MCU進(jìn)行汽車電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。下面將介紹應(yīng)用于32位MCU的新產(chǎn)品的解決方案。

多核技術(shù)

　　最終決定汽車“智能”的是MCU和MPU的基本性能。PC和服務(wù)器的MPU的消耗功率隨著CPU的高速化而增加并達(dá)到極限，雖然向多核化發(fā)展的向量變了，但這對(duì)于汽車用的高端MCU和MPU還是一樣的。汽車用MCU的使用環(huán)境很嚴(yán)苛，需要在高溫下工作。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU當(dāng)初置于車廂內(nèi)，而現(xiàn)在被安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)艙中，要在溫度為125 ℃的環(huán)境下工作。所以，必須把它的發(fā)熱量控制到比PC等小得多。頻率自然是有上限的，在壓低頻率的同時(shí)又使性能提高的方法就是多核技術(shù)。瑞薩對(duì)控制器和處理器分別采用SH-2A和SH-4A兩個(gè)多核化方法來(lái)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。

圖1 Multi-Core在汽車電子中的應(yīng)用形式

　　另一個(gè)與PC的不同之處是在汽車用MCU和MPU中，PC那樣的對(duì)稱多處理SMP（Symmetric Multi-Processing)還不能滿足全部的必要條件。圖1是多核技術(shù)在汽車電子中的一般應(yīng)用形式。發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱控制、剎車和轉(zhuǎn)向控制、車輛協(xié)調(diào)、多媒體等各自所需的多核形式和處理方式與圖1所示的有所不同。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱控制采取雙核方式時(shí)，要作為兩個(gè)互不干預(yù)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)進(jìn)行工作，就應(yīng)當(dāng)采用不對(duì)稱多處理AMP(Asymmetric Multi-Processing)。任務(wù)的分配采取程序指定方式。另外，趨向于by-wire方式的剎車和轉(zhuǎn)向控制要使二個(gè)內(nèi)核完全相同地工作，以保證系統(tǒng)的冗余性。這就必需采取能夠?qū)Χ€(gè)內(nèi)核的工作狀況進(jìn)行比較監(jiān)視的結(jié)構(gòu)形式。為此，瑞薩在剎車和轉(zhuǎn)向控制用MCU的SH-2A內(nèi)增添了Lock-Step Dual功能。這種功能如圖2所示，它在經(jīng)常對(duì)2個(gè)CPU的工作狀況進(jìn)行比較的同時(shí)，還雙工地對(duì)DMA控制器和外圍用總線橋的工作狀況進(jìn)行比較監(jiān)視。

圖2 SH-2A Lock-Step Dual功能

發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱控制

　　汽車的尾氣排放是造成空氣污染和地球變暖等的原因之一。因此，汽車產(chǎn)業(yè)一直在為盡量減少并凈化所排放的尾氣而努力。減少尾氣排放的最主要方法是使燃料高效地轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，傳送給車輪。用更少的燃料得到更大的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，就可以節(jié)省燃料費(fèi)用。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須要有精度高的動(dòng)力系。動(dòng)力系由發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱、差動(dòng)齒輪和驅(qū)動(dòng)軸等構(gòu)成，發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱用ECU進(jìn)行電子式的控制。為了進(jìn)行復(fù)雜的控制需要高速執(zhí)行大規(guī)模的控制算法，ECU必需能夠高速工作，并且內(nèi)置大容量快速擦寫存儲(chǔ)器的微型計(jì)算機(jī)。而且，近來(lái)要求ECU在用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制時(shí)，要安裝到高溫的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)；而在用于變速箱控制時(shí)，要安裝到高溫的潤(rùn)滑油中。都必須能夠在125℃條件下穩(wěn)定工作。