Με ποια CPU λειτουργεί μια ECU αυτοκινήτου;

Τα σύγχρονα αυτοκίνητα διαθέτουν πολλαπλές ECU συνδεδεμένες με το λεωφορείο CAN - το εσωτερικό δίκτυο υπολογιστών του αυτοκινήτου. Οι ECU ελέγχουν σχεδόν κάθε μέρος ενός αυτοκινήτου, όπως κινητήρα, φρένα, κιβώτιο ταχυτήτων και αερόσακους, ενώ αυτοματοποιούν αυτά τα μέρη και αυξάνουν την απόδοση.

Οι ECU αποτελούνται από μία ή περισσότερες CPU μικροελεγκτών που είναι εξειδικευμένα τσιπ που προσαρμόζονται εύκολα σε σκληρό λειτουργικό περιβάλλον, υψηλή θερμοκρασία και βαρυτική έλξη.

1. SPC5 32-bit Automotive MCU

Η STMicroelectronics παράγει μια σειρά μικροελεγκτών (MCU) 32 bit για εφαρμογές ECU αυτοκινήτου. Αυτά τα τσιπ διατίθενται με ενσωματωμένη μνήμη flash που κυμαίνεται από 128 KB έως και 10 MB.

Η οικογένεια τσιπ ECU SPC5 προσφέρει επίσης διάφορες δυνατότητες επεξεργασίας, ανάλογα με τις εφαρμογές του αυτοκινήτου, όπως γενικής χρήσης, ασφαλή και συνδεδεμένη και υψηλή απόδοση. Θα βρείτε ταχύτητα ρολογιού CPU τόσο χαμηλή όσο 48 MHz και έως 200 MHz.

Επομένως, ανάλογα με το μήκος ή τους αριθμούς του κωδικού προγραμματισμού, ο κατασκευαστής του αυτοκινήτου μπορεί να επιλέξει διαφορετικά τσιπ για τις ECU.

Οι SPC5 MCU διαθέτουν έως και τρεις πυρήνες επεξεργασίας. Θα τα βρείτε κυρίως σε ECU που ελέγχουν τον κινητήρα και το πλαίσιο, καθώς και προηγμένα συστήματα υποστήριξης οδηγού (ADAS), ασφάλεια οδηγού και παράθυρα και πόρτες.

Το τσιπ και η μονάδα μνήμης του μπορούν να αντέξουν θερμοκρασία έως και 165 °C και λειτουργεί καλά ακόμα και στους -40 °C. Δεδομένου ότι πρόκειται για επεξεργαστές αυτοκινήτων κατηγορίας, μπορούν επίσης να αντέξουν βαριά χτυπήματα.

Σχετίζεται με: Θερμοκρασίες λειτουργίας υπολογιστή: Πόσο ζεστό είναι πολύ ζεστό;

Οι ECU που κατασκευάζονται από αυτούς τους μικροελεγκτές υποστηρίζουν ένα ευρύ φάσμα επιλογών συνδεσιμότητας δεδομένων όπως Ethernet, τοπικό δίκτυο διασύνδεσης (LIN), FlexRay, DSPI και CAN-FD.

2. Αρχιτεκτονική MIPS32 και MIPS64

Οι μικροελεγκτές MIPS συνοδεύονται από την αρχιτεκτονική του συνόλου εντολών RISC. Θα τα βρείτε κυρίως σε ηλεκτρονικές συσκευές όπως προηγμένες μονάδες δικτύωσης, μικρούς μικροελεγκτές, κονσόλες παιχνιδιών, προϊόντα αυτοματισμού γραφείου και αποκωδικοποιητές.

Η MIPS Technologies κατασκευάζει MIPS 32-bit και MIPS 64-bit MCU για ECU αυτοκινήτου. Αυτές οι CPU είναι αποδοτικές στον κώδικα, απαιτούν λιγότερη ενέργεια και έχουν χαμηλό κόστος. Ορισμένες μονάδες MCU 64-bit MIPS είναι ιδανικές για εφαρμογές υψηλής τεχνολογίας αυτοκινήτων, επειδή οι τελευταίες χρειάζονται υψηλότερες δυνατότητες επεξεργασίας και απόδοσης γραφικών.

Σχετίζεται με: Ολοκληρωμένο vs. Αποκλειστική κάρτα γραφικών: Πράγματα που πρέπει να γνωρίζετε

Οι κατασκευαστές αυτοκινήτων χρησιμοποιούν ως επί το πλείστον τους μικροελεγκτές MIPS 32-bit για να αυτοματοποιήσουν τα ηλεκτρονικά χειριστήρια μέσα στο αυτοκίνητο.

Για παράδειγμα, ηλεκτρονικές πόρτες, κουκούλες, υαλοκαθαριστήρες, αυτόματα παράθυρα κ.λπ., λειτουργούν στο MIPS32 CPU που βασίζονται στην αρχιτεκτονική. Ορισμένα ηλεκτρονικά συστήματα πλαισίου και συστήματος μετάδοσης κίνησης περιλαμβάνουν επίσης το MIPS 32-bit MCU.

Αντίθετα, προηγμένα συστήματα όπως το σύστημα infotainment, το ADAS και η αυτόνομη οδήγηση απαιτούν επιτάχυνση υλικού και αναγνώριση αντικειμένων.

Έτσι, η ECU χρειάζεται περισσότερη επεξεργαστική ισχύ για να λάβει τη σωστή απόφαση σε περιβάλλον υψηλής ταχύτητας. Οι MCU 64-bit MIPS είναι ιδανικές για τέτοιες εφαρμογές.

3. MCU 16-bit για ECU κινητήρα

Microchip Technology Inc. κατασκευάζει επίσης διάφορους μικροελεγκτές και μικροεπεξεργαστές για εφαρμογές ECU αυτοκινήτου και τα 16-bit MCU είναι κυρίως διαθέσιμα στις ηλεκτρονικές μονάδες ελέγχου του συστήματος μετάδοσης κίνησης.

Είναι συμβατά με πρωτόκολλα επικοινωνίας δεδομένων CAN-FD, CAN, USB, LIN και SENT.

Το 16-bit MCU είναι ουσιαστικά ένας μικροϋπολογιστής με διάφορα περιφερειακά για έλεγχο κινητήρα, ψηφιακή μετατροπή ισχύος, ταχύτητα ακριβείας και έλεγχο ροπής. Αποτελείται επίσης από ελεγκτές ψηφιακού σήματος (DSC) που βοηθούν το MCU με πρόσθετο έλεγχο κινητήρα.

Διάφοροι τύποι αυτοκινήτων, όπως ηλεκτρικά αυτοκίνητα, αυτοκίνητα με κινητήρα εσωτερικής καύσης ή υβριδικά ηλεκτρικά οχήματα χρησιμοποιούν πολλές ECU που βασίζονται στα 16-bit MCU και DSC.

Ο μικροελεγκτής αυτών των ECU συνοδεύεται από πιστοποίηση AEC Q100 Grade 0 που υποδεικνύει ότι η CPU και η μονάδα μνήμης της είναι πολύ σταθερά εντός του εύρους θερμοκρασίας -40 °C έως 150 °C.

Το σύστημα μικροϋπολογιστών μπορεί να αντέξει σκληρές συνθήκες όπως ξαφνικά χτυπήματα, κινητικότητα υψηλής ταχύτητας, εναπόθεση λαδιού και γράσου.

Το MCU 16-bit είναι ικανό να εκτελεί αλγόριθμους για τον έλεγχο των κινητήρων, των ενεργοποιητών, των αποβλήτων στροβιλοσυμπιεστών, των βαλβίδων EGR και των αντλιών λαδιού/νερού.

4. MCU 8-bit

Τα MCU 8-bit είναι ιδανικά για ECU που χρειάζονται να εκτελούν μικρούς κωδικούς προγραμμάτων. Οι MCU PIC και AVR είναι μάρκες της Microchip Technology Inc. και θα τις δείτε σε διάφορες ECU αυτοκινήτων που ελέγχουν αναλογικούς αισθητήρες, ψηφιακούς αισθητήρες και λειτουργίες χωρητικής αφής.

Σήμερα, τα σύγχρονα αυτοκίνητα διαθέτουν συστήματα φωτισμού LED για ενεργειακή απόδοση. Θα βρείτε μία ή δύο ECU που ελέγχουν αυτές τις συστοιχίες LED και οι περισσότερες από αυτές τις ECU βασίζονται στις μονάδες μικροελεγκτή 8-bit.

Οι MCU 8-bit καταναλώνουν χαμηλή ισχύ, καθώς αποτελούνται από πυρήνα ανεξάρτητα περιφερειακά ή CIP. Ορισμένες λειτουργίες ECU ενδέχεται να μην απαιτούν πάντα συνεχή χρήση επεξεργαστή. Εδώ, τα CIP διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο.

Αυτοί οι μικροϋπολογιστές διαθέτουν επίσης έξυπνα αναλογικά περιφερειακά, έτσι ώστε η ECU να μπορεί να ελέγχει τους αναλογικούς αισθητήρες μέσω μιας μετάφρασης αναλογικού σε ψηφιακό σήμα.

Για λειτουργίες ευαίσθητες στην αφή στο αυτοκίνητο, αυτά τα τσιπ περιέχουν επίσης ένα περιφερειακό ελεγκτή αφής που το βοηθά να αναγνωρίζει και να μετράει την χωρητική αφή.

5. S32K Automotive MCU

Οι μικροελεγκτές S32K προέρχονται από την NXP Semiconductors N.V. και έχουν σχεδιαστεί στην αρχιτεκτονική RISC της σειράς Arm Cortex-M. Οι ECU που βασίζονται σε τέτοιες MCU προσφέρουν προηγμένο λογισμικό, δυνατότητες ασφάλειας και ασφάλειας για έξυπνα αυτοκίνητα.

Αυτά τα MCU περνούν τις πιστοποιήσεις ASIL B/D και, ως εκ τούτου, είναι κατάλληλα για διάφορα ECU αυτοκινήτου που θα ελέγχουν το σώμα, την ηλεκτρική μονάδα και τα χειριστήρια ζώνης.

Τα περισσότερα από τα S32K MCU διαθέτουν επίσης τις πιστοποιήσεις AEC-Q100 Grade 0, Grade 1 και Grade 2, έτσι ώστε οι κατασκευαστές αυτοκινήτων να μπορούν να χρησιμοποιούν τους επεξεργαστές σε ένα σκληρό περιβάλλον με εκθέσεις σε υψηλή θερμοκρασία.

Τα S32K MCU διατίθενται σε πυρήνες μεταβλητής επεξεργασίας όπως διπλού πυρήνα, μονοπύρηνου και lockstep-core. Η χωρητικότητα της μνήμης flash και ο αριθμός των ακίδων αλλάζουν ανάλογα με τον πυρήνα επεξεργασίας.

Συνήθως, αυτοί οι μικροελεγκτές κυμαίνονται από 128 kB έως 8 MB στη μνήμη flash για αποθήκευση προγραμμάτων, ενώ προσφέρουν δύο τύπους διαμορφώσεων ακίδων: 32 έως 176 ακίδων και 48 έως 289 ακίδων.

6. Μικροελεγκτής 32-bit AURIX TriCore

Η Infineon Technologies AG κατασκευάζει ένα ενσωματωμένο σύστημα για ECU οχημάτων που αποτελείται από έναν μικροελεγκτή, έναν πυρήνα επεξεργαστή RISC και ένα DSP σε μία μονάδα μικροελεγκτή. Αυτά τα MCU είναι δημοφιλή ως μικροελεγκτές 32-bit AURIX TriCore.

Θα τα βρείτε συχνά σε ECU που ελέγχουν τον κινητήρα εσωτερικής καύσης, τις μονάδες ελέγχου μετάδοσης και τα ηλεκτρικά συστήματα διεύθυνσης.

Εκτός από τον κινητήρα και το κιβώτιο ταχυτήτων, οι ECU που βασίζονται σε AURIX TriCore MCU 32-bit είναι ιδανικοί για ADAS, έλεγχο αυτόνομης οδήγησης, διαχείριση ασφάλειας οδήγησης και αυτοματισμό συνδεδεμένων υπηρεσιών στο αυτοκίνητο.

Αυτές οι CPU είναι διαθέσιμες σε εύρος ταχύτητας επεξεργασίας από 133 MHz έως 300 MHz. Οι MCU προσφέρουν ελάχιστη μνήμη flash από 0,5 MB έως και 16 MB.

Σε σύγκριση με άλλες προαναφερθείσες MCU, αυτές είναι πιο ισχυρές λόγω μιας αποκλειστικής SRAM. Όσον αφορά τη συνδεσιμότητα δεδομένων, οι μικροϋπολογιστές είναι συμβατοί με πρωτόκολλα CAN, LIN, FlexRay και SPI.

Μικρά τσιπ ECU με σύνθετες λειτουργίες

Τώρα που γνωρίζετε για μερικούς μικροελεγκτές ECU, ίσως σκέφτεστε ότι αυτά τα τσιπ είναι λιγότερο ισχυρά από μια CPU οικιακού υπολογιστή. Αυτό είναι σωστό γιατί πρέπει να εκτελέσουν μερικούς προκαθορισμένους κωδικούς και στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτοί οι κωδικοί δεν έχουν μέγεθος μεγαλύτερο από ένα megabyte.

Ωστόσο, θα βρείτε πάντα περισσότερες από μία ECU με διαφορετικούς κωδικούς προγράμματος για ολόκληρο το αυτοκίνητο. Γνωρίζοντας περισσότερα για την ECU του αυτοκινήτου σας θα σας βοηθήσει να φροντίσετε κατάλληλα το όχημα και να θρέψετε τα εγκεφαλικά σας κύτταρα, εάν είστε λάτρεις του αυτοκινήτου.

Τα 12 καλύτερα κανάλια YouTube για Car Nuts

Το YouTube είναι γεμάτο με εξαιρετικά και ενημερωτικά κανάλια για την αυτοκινητοβιομηχανία. Εδώ είναι τα καλύτερα κανάλια YouTube για καρύδια.

Διαβάστε Επόμενο

Σχετικά με τον Συγγραφέα