32位雙觸發(fā)內(nèi)核MCU提升汽車燃油經(jīng)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(fā)更加強大的引擎管理系統(tǒng)來處理復雜運算任務，并采取更加環(huán)保的技術(shù)和新一代傳動系統(tǒng)以降低油耗，從而有效應對排放法規(guī)要求。另一方面，由于受到以摩托車，小型發(fā)動機領(lǐng)域為主的新興市場刺激，未來5~6年，由變速箱，發(fā)動機和傳動系統(tǒng)組成的動力總成系統(tǒng)用MCU將繼信息娛樂系統(tǒng)之后，成為汽車電子領(lǐng)域另一個掘金點。

一組來自Strategy Analytics近期公布的數(shù)據(jù)顯示，未來6年，與汽車動力相關(guān)的MCU市場將會從現(xiàn)在的120億美元左右發(fā)展到240億美元，市場總值翻了一番。而傳統(tǒng)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(fā)動機市場份額的增加。而這其中，具有價格優(yōu)勢的MCU無疑能夠幫助客戶在激烈競爭中保持成本優(yōu)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(gòu)的32位雙觸發(fā)內(nèi)核MCU產(chǎn)品MPC564xA，據(jù)稱能夠在惡劣環(huán)境下，提供實現(xiàn)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(jīng)理楊斌表示，隨著人們節(jié)能環(huán)保觀念的轉(zhuǎn)變以及汽車電子廠商新型需求的出現(xiàn)，例如更低油耗的傳動系統(tǒng)、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(zhàn)和機遇。

與常見的單觸發(fā)內(nèi)核相比，MPC564xA在單芯片內(nèi)通過32通道增強型時間處理單元(TPU)幫助制動器實現(xiàn)基于時間和事件的高精度控制，如引擎噴油器或傳輸調(diào)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(fā)內(nèi)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(diào)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(guān)鍵所在。為此，MPC564xA同時具備了浮點運算(FPU)和單指令多數(shù)據(jù)單元(SIMD)功能，系統(tǒng)時鐘頻率最高可達150MHz，內(nèi)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(diào)試模塊;同時，為了幫助發(fā)動機系統(tǒng)實現(xiàn)最佳燃油經(jīng)濟性和排放控制，MPC564xA配以4MB閃存以支持精確微調(diào)和排放控制所需的大型標定數(shù)據(jù)表，反饋模塊(Reaction Module)可節(jié)省進行閉環(huán)電流控制的外部ASIC，在滿足更嚴格的排放法規(guī)同時降低了系統(tǒng)成本，其爆震檢測功能還支持排放控制并優(yōu)化燃油經(jīng)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(fā)動機，噴油嘴驅(qū)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(qū)動電流控制，實現(xiàn)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(tǒng)。通常情況下，發(fā)動機系統(tǒng)需要優(yōu)化燃燒循環(huán)，將燃油經(jīng)濟性提高3-5%。為了達到上述目標，系統(tǒng)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(jīng)由數(shù)字化信號，通過點火系統(tǒng)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(yōu)勢卻恰恰體現(xiàn)于此。例如，其內(nèi)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(tǒng)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(shù)字化處理。從而使得系統(tǒng)不再需要專用爆震檢測芯片、濾波器、外部模數(shù)轉(zhuǎn)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。