Na jakim procesorze działa ECU samochodu?

Nowoczesne samochody są wyposażone w wiele ECU podłączonych do magistrali CAN — wewnętrznej sieci komputerowej samochodu. ECU kontrolują prawie każdą część samochodu, taką jak silnik, hamulce, skrzynię biegów i poduszki powietrzne, jednocześnie automatyzując te części i zwiększając wydajność.

ECU składają się z jednego lub więcej procesorów mikrokontrolera, które są wyspecjalizowanymi chipami, które łatwo przystosowują się w trudnym środowisku operacyjnym, wysokiej temperaturze i przyciąganiu grawitacyjnym.

1. SPC5 32-bitowy samochodowy MCU

STMicroelectronics produkuje serię 32-bitowych mikrokontrolerów (MCU) do samochodowych aplikacji ECU. Te chipy są dostarczane z wbudowaną pamięcią flash o wielkości od 128 KB do 10 MB.

Rodzina chipów ECU SPC5 oferuje również różne możliwości przetwarzania, w zależności od zastosowań motoryzacyjnych, takie jak uniwersalne, bezpieczne i połączone oraz wysoka wydajność. Szybkość zegara procesora wynosi od 48 MHz do 200 MHz.

Dlatego w zależności od długości kodu programowania lub liczby, producent samochodu może wybrać różne chipy dla ECU.

Mikrokontrolery SPC5 są dostarczane z maksymalnie trzema rdzeniami przetwarzającymi. Znajdziesz je głównie w ECU, które sterują silnikiem i podwoziem, a także w zaawansowanych systemach wspomagania kierowcy (ADAS), bezpieczeństwa kierowcy oraz oknach i drzwiach.

Chip i jego moduł pamięci wytrzymują temperaturę do 165°C i działają bez zarzutu nawet przy -40°C. Ponieważ są to procesory klasy samochodowej, mogą również wytrzymać silne wstrząsy.

Związane z: Temperatury pracy komputera: jak gorąco jest za gorąco?

ECU wykonane z tych mikrokontrolerów obsługują szeroki zakres opcji łączności danych, takich jak Ethernet, lokalna sieć połączeń (LIN), FlexRay, DSPI i CAN-FD.

2. Architektura MIPS32 i MIPS64

Mikrokontrolery MIPS są dostarczane z architekturą zestawu instrukcji RISC. Znajdziesz je głównie w urządzeniach elektronicznych, takich jak zaawansowane moduły sieciowe, małe mikrokontrolery, konsole do gier, produkty automatyki biurowej i dekodery.

MIPS Technologies produkuje MIPS 32-bitowe i MIPS 64-bitowe MCU do samochodowych ECU. Te procesory są wydajne pod względem kodu, wymagają mniej energii i są dostępne w niskich kosztach. Niektóre 64-bitowe mikrokontrolery MIPS są idealne do zaawansowanych zastosowań motoryzacyjnych, ponieważ te ostatnie wymagają większych możliwości przetwarzania i renderowania grafiki.

Związane z: Zintegrowany vs. Dedykowana karta graficzna: rzeczy, które musisz wiedzieć

Producenci samochodów najczęściej używają 32-bitowych mikrokontrolerów MIPS do automatyzacji elektronicznych elementów sterujących w samochodzie.

Na przykład elektroniczne drzwi, maski, wycieraczki, automatyczne szyby itp. działają na MIPS32 procesory oparte na architekturze. Niektóre systemy elektroniczne podwozia i układu napędowego zawierają również 32-bitowy MIPS MCU.

Wręcz przeciwnie, zaawansowane systemy, takie jak system informacyjno-rozrywkowy, ADAS i autonomiczna jazda, wymagają przyspieszenia sprzętowego i rozpoznawania obiektów.

Dlatego ECU potrzebuje większej mocy obliczeniowej, aby podjąć właściwą decyzję w szybkim środowisku. 64-bitowe mikrokontrolery MIPS są idealne do takich zastosowań.

3. 16-bitowe MCU do ECU silnika

Microchip Technology Inc. produkuje również różne mikrokontrolery i mikroprocesory do zastosowań samochodowych ECU, a 16-bitowe MCU są dostępne głównie w elektronicznych jednostkach sterujących układu napędowego.

Są kompatybilne z protokołami komunikacji danych CAN-FD, CAN, USB, LIN i SENT.

16-bitowy MCU to zasadniczo mikrokomputer z różnymi urządzeniami peryferyjnymi do sterowania silnikiem, cyfrową konwersją mocy, precyzyjną kontrolą prędkości i momentu obrotowego. Składa się również z cyfrowych kontrolerów sygnału (DSC), które pomagają MCU w dodatkowym sterowaniu silnikiem.

Różne typy samochodów, takie jak samochody elektryczne, samochody z silnikiem spalinowym lub pojazdy hybrydowo-elektryczne, wykorzystują kilka ECU opartych na 16-bitowych MCU i DSC.

Mikrokontroler tych ECU posiada certyfikat AEC Q100 Grade 0, który wskazuje, że procesor i jego moduł pamięci są bardzo stabilne w zakresie temperatur od -40°C do 150°C.

System mikrokomputerowy może wytrzymać trudne warunki, takie jak nagłe wstrząsy, mobilność z dużą prędkością, osadzanie się oleju i smaru.

16-bitowy MCU może obsługiwać algorytmy sterowania silnikami, siłownikami, zaworami upustowymi turbosprężarki, zaworami EGR i pompami olej/woda.

4. 8-bitowe MCU

8-bitowe MCU są idealne dla ECU, które muszą uruchamiać małe kody programów. PIC i AVR MCU są markami Microchip Technology Inc., a zobaczysz je w różnych samochodowych ECU, które kontrolują czujniki analogowe, czujniki cyfrowe i pojemnościowe funkcje dotykowe.

W dzisiejszych czasach nowoczesne samochody wyposażone są w systemy oświetleniowe LED zapewniające efektywność energetyczną. Znajdziesz jeden lub dwa ECU kontrolujące te tablice LED, a większość z tych ECU jest oparta na 8-bitowych jednostkach mikrokontrolera.

8-bitowe MCU zużywają mało energii, ponieważ składają się z niezależnych od rdzenia urządzeń peryferyjnych lub procesorów CIP. Niektóre funkcje ECU nie zawsze wymagają stałego użycia procesora. Tutaj CIP odgrywają kluczową rolę.

Te mikrokomputery są również wyposażone w inteligentne analogowe urządzenia peryferyjne, dzięki czemu ECU może sterować czujnikami analogowymi poprzez translację sygnału analogowo-cyfrowego.

W przypadku funkcji dotykowych w samochodzie chipy te zawierają również peryferyjny kontroler dotykowy, który pomaga rozpoznawać i mierzyć dotyk pojemnościowy.

5. Samochodowe mikrokontrolery S32K

Mikrokontrolery S32K pochodzą od firmy NXP Semiconductors N.V. i zostały zaprojektowane w architekturze RISC serii Arm Cortex-M. ECU oparte na takich MCU oferują zaawansowane oprogramowanie, funkcje bezpieczeństwa i ochrony dla inteligentnych samochodów.

Te MCU przechodzą certyfikaty ASIL B / D, a zatem są odpowiednie dla różnych ECU samochodów, które będą sterować nadwoziem, jednostką elektryczną i sterowaniem strefowym.

Większość mikrokontrolerów S32K posiada również certyfikaty AEC-Q100 Grade 0, Grade 1 i Grade 2, dzięki czemu producenci samochodów mogą używać procesorów w trudnych warunkach, narażonych na działanie wysokich temperatur.

MCU S32K są dostarczane z różnymi rdzeniami przetwarzania, takimi jak dwurdzeniowy, jednordzeniowy i rdzeń lockstep. Pojemność pamięci flash i liczba pinów zmieniają się w zależności od rdzenia przetwarzającego.

Zazwyczaj te mikrokontrolery mają pojemność od 128 kB do 8 MB w pamięci flash do przechowywania programów, podczas gdy oferują dwa rodzaje konfiguracji pinów: od 32 do 176 pinów i od 48 do 289 pinów.

6. 32-bitowy mikrokontroler AURIX TriCore

Firma Infineon Technologies AG produkuje wbudowany system dla ECU pojazdu, który składa się z mikrokontrolera, rdzenia procesora RISC i procesora DSP w jednej jednostce mikrokontrolera. Te mikrokontrolery są popularne jako 32-bitowe mikrokontrolery AURIX TriCore.

Często znajdziesz je w ECU, które sterują silnikiem spalinowym, jednostkami sterującymi skrzyni biegów i elektrycznymi układami wspomagania kierownicy.

Oprócz silnika i skrzyni biegów, 32-bitowe ECU AURIX TriCore oparte na MCU są idealne do ADAS, autonomicznej kontroli jazdy, zarządzania bezpieczeństwem jazdy i automatyzacji usług połączonych w samochodzie.

Te procesory są dostępne w zakresie szybkości przetwarzania od 133 MHz do 300 MHz. MCU oferują minimalną pamięć flash od 0,5 MB do 16 MB.

W porównaniu z innymi wyżej wymienionymi MCU są one bardziej wydajne dzięki dedykowanej pamięci SRAM. W zakresie transmisji danych mikrokomputery są kompatybilne z protokołami CAN, LIN, FlexRay i SPI.

Małe chipy ECU o złożonych funkcjach

Teraz, gdy znasz już kilka mikrokontrolerów ECU, możesz pomyśleć, że te układy są mniej wydajne niż procesory komputera domowego. Zgadza się, ponieważ muszą uruchomić kilka predefiniowanych kodów, a w większości przypadków kody te mają rozmiar nie większy niż jeden megabajt.

Jednak zawsze znajdziesz więcej niż jeden ECU z różnymi kodami programów dla całego samochodu. Jeśli jesteś entuzjastą motoryzacji, wiedza na temat ECU Twojego samochodu pomoże Ci odpowiednio dbać o pojazd i odżywiać komórki mózgowe.

12 najlepszych kanałów YouTube dla orzechów samochodowych

YouTube jest pełen doskonałych i pouczających kanałów motoryzacyjnych. Oto najlepsze kanały YouTube dla orzechów samochodowych.

Czytaj dalej

O autorze