應對汽車電子嵌入式設計的若干挑戰(zhàn)
Microchip公司亞太區(qū)汽車產品營銷經(jīng)理Stephen Chan表示,汽車OEM正致力于使汽車產品更加安全、智能和節(jié)能,他們在此過程中所面臨的各種挑戰(zhàn)也推動了汽車電子產品的持續(xù)發(fā)展。電子產品一直是汽車當中發(fā)展最迅猛的一個分支,這一分支甚至超過了機械、氣動和液壓系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)設計人員正在不斷地開發(fā)新型的ECM,從而使得汽車能夠滿足駕駛者的需求,并達到環(huán)保的要求。汽車電子的發(fā)展很大程度上要歸功于不斷增長的對低油耗、安全性、舒適性、防盜性和高級駕駛信息應用的要求。
另外,隨著全球汽車市場的不斷壯大,盡管不同地區(qū)在實現(xiàn)具體方案的難易程度和時間要求上各有不同,但所要應對的挑戰(zhàn)卻基本一致。全球化幾乎對汽車電子產品的功能沒有任何特別要求。在汽車電子創(chuàng)新方面,歐洲一直都是頗受認可的佼佼者。中國和其他地區(qū)也正在緊緊跟隨著汽車電子市場不斷擴大的腳步。就目標車型而言,一旦大眾的購買能力達到一定程度,就將立刻著手生產。
他認為,應對汽車電子功耗更好的解決辦法,是解決那些會在點火裝置關閉時耗能的ECM的功耗需求。由于點火裝置關閉時仍然耗能的功率負載(如多媒體系統(tǒng)等)有所增長,汽車OEM不得不嚴格控制點火裝置關閉時的功耗預算。Microchip不斷推出的新型nanoWatt XLP(超低功耗)單片機系列產品,給多媒體系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設計人員提供了更多解決方案,以便其在要求高能效運行而又不犧牲性能的環(huán)境當中采用(參見表)。
Microchip nanoWatt XLP MCU與競爭者MCU產品的功耗對比
能夠滿足空間要求各異的應用并且使價格盡可能低廉,是嵌入式系統(tǒng)設計人員必須要滿足的普遍要求。對于跨平臺的設計,大多數(shù)差異由軟件實現(xiàn)方案解決,以滿足從低端到高端的不同應用的需求。他強調,由于上市時間始終是個關鍵因素,Microchip強大的移植兼容性方便工程模塊的重用,從而節(jié)省寶貴的開發(fā)時間和總成本。PIC單片機系列的標準化引腳排列模式支持代碼庫的開發(fā),這通常是其他單片機供應商無法做到的。PIC單片機架構還能提供插槽、軟件和外設兼容性,從而為設計人員提供出眾的靈活性——這一點獨一無二,例如,每個引腳都具有數(shù)個外設功能,設計人員無需修改印刷電路板即可添加或交換功能,因而能夠最大程度減少或徹底免去重新設計的成本。
重用經(jīng)證明的工程模塊不僅能節(jié)省時間和成本,還能直接提高整個系統(tǒng)的質量——因為設計人員已完全了解早期設計的性能,能夠將得到的相關經(jīng)驗運用到當前的設計中。兼容性和重用性最終提高了整個產品的開發(fā)效率,在目前缺少經(jīng)驗豐富的嵌入式設計人員的行業(yè)環(huán)境下,這一點尤其重要。
消費者的購買能力是電動/混合動力汽車成為主流私人交通工具的主要障礙之一。建立基礎設施,為簡化汽車操控提供支持,是另一個原因。隨著電機在電動/混合動力汽車系統(tǒng)架構中的應用不斷擴大,數(shù)字電源轉換對這些新系統(tǒng)的發(fā)展至關重要。設計的電源要求有多路輸出,能協(xié)調負載均衡,且具備熱插拔能力及各種故障處理能力,這樣的設計是一件復雜而富有挑戰(zhàn)的事。采用模擬電路來實現(xiàn)系統(tǒng)控制功能,有時候并不能達到較高的成本效益或靈活性。對電源轉換反饋回路采用智能化數(shù)字控制是一種更具成本效益的替代方法。新推出的數(shù)字信號控制器(DSC)帶有智能功率外設,具有基于計數(shù)器的脈寬調制模塊、基于模擬比較器的反饋和協(xié)作式模數(shù)轉換器(ADC)采樣,并且提供能在一個時鐘周期內完成的快速乘法運算能力。這些功能的組合使得DSC能夠處理控制環(huán)軟件所需的高執(zhí)行速率。Microchip的dsPIC33F“GS”系列數(shù)字電源DSC,允許采用全數(shù)字控制電源轉換和系統(tǒng)管理功能。
dsPIC數(shù)字電源器件自帶的SMPS解決方案和豐富的外設,使得工程師能設計出無需大量采用外部支持芯片的解決方案。因此,和其他方案相比,采用dsPIC DSC SMPS解決方案,開發(fā)人員使用的元件數(shù)可減少20%。
dsPIC DSC SMPS解決方案不僅節(jié)省了空間和成本,而且還具備專用于支持高級電源轉換的特殊功能。它包括一個智能功率外設。智能功率外設由獨立的PWM、ADC和模擬比較器外設構成,通過一根內部可配置的控制光纖連接,允許其相互間直接交互。可配置控制光纖的功能包括:控制比較器、PWM和ADC的協(xié)同工作;通過軟件設置/脫離軟件運行;精確控制ADC轉換時序;控制PWM模塊對故障的響應??膳渲每刂乒饫w的優(yōu)勢在于:在無需固件干預的情況下提供實時響應;擴大選項的控制范圍;可適用于各種控制方法;以及提供故障保護控制。
至于面向中國市場的服務,他表示,中國汽車電子模塊供應商的開發(fā)團隊遍布全球,這就要求在相應的地區(qū)有相應的支持,從而滿足他們的需要。技術支持的不斷發(fā)展,是半導體供應商在市場中取勝的關鍵。Microchip在中國的技術人員,能夠為嵌入式汽車電子設備的設計人員提供支持,并且,Microchip在中國舉辦的各類技術論壇和技術精英年會(MASTERs),也使嵌入式設計人員有機會體驗和探索到Microchip提供的創(chuàng)新型解決方案。
此外,Microchip提供的汽車嵌入式解決方案還包括其他眾多產品,例如:角度傳感器、引擎冷卻風扇、引擎關閉定時器、濕度傳感器、氣囊碰撞傳感器、接近傳感器、雨刮器控制、車前燈控制、座椅記憶控制、音頻控制、變速器控制、燃油泵控制和倒車影像裝置等。
評論