FR81S家族32位微控制器打造車身控制平臺

隨著全球變暖，汽車工業(yè)需要生產(chǎn)更加環(huán)保和燃料更加有效率的汽車。改進安全和舒適性的豪華汽車需求在先進國家不斷增加，同時在中國、印度和巴西等迅速發(fā)展中國家對有緊湊型汽車需求也有強烈需求。

為了響應(yīng)這些需求，很多汽車制造商都在推動車身控制應(yīng)用平臺設(shè)計。相應(yīng)地，也需要容易集成到這些平臺中的微控制器(MCU)。為了滿足這些需求，富士通半導(dǎo)體推出了MB91520系列，豐富了其32位微控制器FR81S家族。新系列提供了各種引腳配置和內(nèi)存容量，為車身控制應(yīng)用提供了許多外設(shè)功能，以及作為標(biāo)準(zhǔn)特性的內(nèi)置的降低成本功能，以此提供一個最合適的平臺解決方案。針對無刷DC電機和安全功能的專用定時器也能夠支持AUTOSAR。

富士通半導(dǎo)體針對車身控制推出的FR81S家族陣容的MB91520系列有60款新型號器件。這個新的汽車32位微控制器產(chǎn)品線提供了一個最合適合的車身控制平臺。

豐富的車身控制功能

該系列的產(chǎn)品陣容非常豐富。為了滿足汽車工業(yè)的各種需求，富士通半導(dǎo)體的60個型號包含從64至176引腳封裝范圍，閃存從320至1,088KB，支持子時鐘(subclock)。各種外設(shè)功能有助于加載主要針對車身控制模塊(BCM)的車身控制功能。該陣容比針對車身控制的FR60家族MB91460系列更為強大。與傳統(tǒng)FR60家族相比，由于改進了流水線處理和內(nèi)部總線運行，新產(chǎn)品的CPU性能增加了30%以上。

此外，新MCU能在無等待時間前提下訪問閃存，甚至是在80MHz運行時。其它高性能功能，例如專用的浮點運算(FPU)嵌入式單元，支持模型庫設(shè)計階段的自動創(chuàng)建代碼。完整的產(chǎn)品陣容支持各種應(yīng)用開發(fā)。

新產(chǎn)品支持一系列適合車身控制應(yīng)用的外設(shè)功能，如多功能串行接口，可以靈活連接各種外部器件，12位A/D轉(zhuǎn)換器可實現(xiàn)先進傳感器輸入，控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)支持多達128條信息。

器件的多功能串行接口可靈活連接各種外部器件，實現(xiàn)范圍廣泛的車身控制通信方法。為了靈活支持這些通信系統(tǒng)，該產(chǎn)品提供了一個多功能串行接口，如圖1所示。UART、SPI、LIN和I2C對每個通道是軟件可選的。在工業(yè)中可以加載多達12個通道，是業(yè)界最高級別。

A/D轉(zhuǎn)換器支持先進傳感器輸入

加載在產(chǎn)品上的高分辨12位A/D轉(zhuǎn)換器可支持傳感器和外設(shè)元件，提供改進的技術(shù)優(yōu)勢。由于加載了兩個A/D轉(zhuǎn)換器單元，可實現(xiàn)同時轉(zhuǎn)換。如圖2(a)所示，范圍比較功能可檢測作為硬件功能集成的給定范圍電平。與A/D轉(zhuǎn)換值比較的最高和最低閾值可事先設(shè)置。當(dāng)電平處于預(yù)定范圍內(nèi)或超出預(yù)定范圍時，功能自動檢測，從而減少軟件負載。而且，如圖2(b)中顯示的那樣，可以實現(xiàn)連續(xù)比較。

圖2：A/D轉(zhuǎn)換器范圍比較功能概覽

其他先進功能

許多新汽車配備了經(jīng)CAN連接的電子控制單元(ECU)。由于節(jié)點數(shù)目的增加和其它因素，網(wǎng)絡(luò)正變得越來越大。富士通半導(dǎo)體以前的32位微控制器通常有32條信息的緩存。新產(chǎn)品的緩存能保存多達128條信息，使它支持有更多節(jié)點的系統(tǒng)。支持的CAN協(xié)議是Version 2.0A/B。

此外，內(nèi)置E2PROM、看門狗定時器IC和復(fù)位IC及其它外部元件可減少元件數(shù)和板上安裝空間，降低了總系統(tǒng)成本。由于除了程序閃存，產(chǎn)品還有64KB數(shù)據(jù)閃存(工作閃存)，不需要外部E2PROM。而且，嵌入微控制器里面的數(shù)據(jù)閃存防止信息漏洞。獨立于主時鐘的內(nèi)置CR振蕩電路系統(tǒng)運行硬件看門狗定時器。不需要外部看門狗定時器IC。

由于該產(chǎn)品具有低電壓的功能，可監(jiān)測外接電源，沒有必要在板上加載一個外部復(fù)位IC?？梢杂密浖x擇11個電壓等級。波形發(fā)生器可作為支持無刷DC電機的專用定時器，它可以輸出三相波形。為了支持無刷電機操作，需要有死區(qū)時間設(shè)置功能和緊急停止功能。

圖3描述了該產(chǎn)品的診斷功能，如CPU自我診斷程序、總線錯誤檢測功能、RAM自診斷功能、內(nèi)存錯誤檢測和糾正(ECC)，I/O端口保護功能。

微控制器的功能安全

圖3：MB91520系列的診斷功能

應(yīng)用實例

根據(jù)裝在車上的開關(guān)、傳感器，并從其他ECU獲得的信息，BCM控制車內(nèi)照明、轉(zhuǎn)向信號燈、雨刷、門鎖、側(cè)視鏡和其他項目。產(chǎn)品有多達12通道的多功能串行接口，以及三通道CAN，可以靈活地連接多個器件和ECU。A/D轉(zhuǎn)換器提供多達48個通道，可支持來自傳感器的各種輸入處理。圖4描述了BCM的應(yīng)用實例。

圖4：BCM的應(yīng)用實例

BCM應(yīng)用實例，電動壓縮機最近被用于汽車空調(diào)。為保持汽車內(nèi)舒適，必須精確控制溫度?？刂剖怯貌ㄐ伟l(fā)生器實現(xiàn)的，以控制無刷DC電機，反之，空調(diào)的電動壓縮機運行。圖5描述了電動壓縮機的應(yīng)用實例。

圖5：電動壓縮機的應(yīng)用實例

總之，MB91520系列能兼容AUTOSAR R3.1/4.0，可使用16位和32位微控制器的無縫集成開發(fā)環(huán)境，以及支持單線片上調(diào)試的仿真器(MB2100-01-E)。所有新產(chǎn)品線的芯片都配有程序閃存和單獨的數(shù)據(jù)存儲閃存。這樣降低了對外部E2PROM 的需求，并簡化了系統(tǒng)開發(fā)，適用于汽車ECU系統(tǒng)的外圍功能。