32位雙觸發內核MCU提升汽車燃油經濟性和排放控制

隨著各國對汽車排放標準的逐步升級，汽車電子廠商越來越需要開發更加強大的引擎管理系統來處理復雜運算任務，并采取更加環保的技術和新一代傳動系統以降低油耗，從而有效應對排放法規要求。另一方面，由于受到以摩托車，小型發動機領域為主的新興市場刺激，未來5~6年，由變速箱，發動機和傳動系統組成的動力總成系統用MCU將繼信息娛樂系統之后，成為汽車電子領域另一個掘金點。

一組來自Strategy Analytics近期公布的數據顯示，未來6年，與汽車動力相關的MCU市場將會從現在的120億美元左右發展到240億美元，市場總值翻了一番。而傳統的汽油/柴油汽車MCU將會從2009年66%的市場份額下降至49%，取而代之的則是混合動力/電動車，傳動器以及發動機市場份額的增加。而這其中，具有價格優勢的MCU無疑能夠幫助客戶在激烈競爭中保持成本優勢，無論是在新興市場或是成熟市場。

日前，飛思卡爾半導體(Freescale)就宣布推出全新一代基于Power Architecture架構的32位雙觸發內核MCU產品MPC564xA，據稱能夠在惡劣環境下，提供實現引擎管理和傳輸控制所需的性能和精度。該公司汽車電子部市場經理楊斌表示，隨著人們節能環保觀念的轉變以及汽車電子廠商新型需求的出現，例如更低油耗的傳動系統、可以向更高性能平臺擴展的可移植性等，32位動力總成MCU市場面臨著新的挑戰和機遇。

與常見的單觸發內核相比，MPC564xA在單芯片內通過32通道增強型時間處理單元(TPU)幫助制動器實現基于時間和事件的高精度控制，如引擎噴油器或傳輸調壓器，并且使用新的反應模塊增加電流控制致動器的靈活性，進而提升高級TPU的性能。同時，MPC564xA還能夠承受引擎懸置控制器和流體傳輸控制應用高達150°C的溫度，并可在每個周期運行更多指令，相比單觸發內核提高了性能并且將需要增加的功率電平降到了最低。

楊斌強調說，“高性能”、“低功耗”和“可擴展與低成本”將是MPC564xA獲得市場成功的關鍵所在。為此，MPC564xA同時具備了浮點運算(FPU)和單指令多數據單元(SIMD)功能，系統時鐘頻率最高可達150MHz，內置8KB緩存，可配置為2或4路，并集成存儲器管理單元(MMU)和Nexus 3+調試模塊;同時，為了幫助發動機系統實現最佳燃油經濟性和排放控制，MPC564xA配以4MB閃存以支持精確微調和排放控制所需的大型標定數據表，反饋模塊(Reaction Module)可節省進行閉環電流控制的外部ASIC，在滿足更嚴格的排放法規同時降低了系統成本，其爆震檢測功能還支持排放控制并優化燃油經濟性。此外，在可擴展性方面，MPC564xA不但向下兼容MPC563xM系列MCU的176腳QFP和208腳MAP封裝，還提供從2MB至4MB的代碼閃存，以及散熱性能更佳的324腳PBGA封裝。

以反饋通道功能為例，該功能允許客戶在對ECU硬件進行最小改動的基礎上升級到直噴發動機，噴油嘴驅動電流的峰值和保持值通過反饋通道來管理。楊斌進一步解釋說，在變速箱(Variable Force Solenoid)中，可由反饋通道處理復雜的驅動電流控制，實現手動變速箱的自動控制。

此外，楊斌還特別介紹了MPC564xA的爆震控制系統。通常情況下，發動機系統需要優化燃燒循環，將燃油經濟性提高3-5%。為了達到上述目標，系統就需要更多器件(通常需要專用爆震芯片)，并從引擎噪音中查找爆震信號(1/1000秒時間窗口)，再經由數字化信號，通過點火系統進行反饋控制，一般頻率為150KHz。盡管上述過程極為復雜，但楊斌認為，MPC564xA的優勢卻恰恰體現于此。例如，其內置的ATD模塊最高能夠支持800KHz采樣頻率，在采樣爆震信號的同時，仍有時間讀取系統中的其他模擬輸入;而增強型時間處理器單元(eTPU2)則可準確預測爆震窗口位置，再將模擬爆震信號數字化處理。從而使得系統不再需要專用爆震檢測芯片、濾波器、外部模數轉換模塊和多路選通器，滿足復雜性要求的同時也降低了成本。