Традыцыйны аўтамабіль, які працуе на паліве, патрабуе каля 500-600 чыпаў, а каля 1000 лёгкіх змешаных аўтамабіляў, гібрыдных аўтамабіляў з падзарадкай ад сеткі і цалкам электрычных транспартных сродкаў патрабуюць не менш за 2000 чыпаў.
Гэта азначае, што ў працэсе хуткага развіцця разумных электрамабіляў не толькі попыт на перадавыя працэсары працягвае расці, але і попыт на традыцыйныя чыпы будзе працягваць расці. Гэта мікракантролер. Акрамя павелічэння колькасці ровараў, кантролер дамена таксама прыносіць новы попыт на высокую бяспеку, высокую надзейнасць і высокую вылічальную магутнасць мікракантролераў.
Мікракантролер (МК) — гэта аднакрыштальны мікракамп'ютар, які аб'ядноўвае працэсар, памяць і перыферыйныя прылады на адным чыпе, утвараючы камп'ютар на ўзроўні чыпа з функцыяй кіравання. Ён у асноўным выкарыстоўваецца для апрацоўкі сігналаў і кіравання. З'яўляецца ядром інтэлектуальнай сістэмы кіравання.
Мікракантролеры і аўтамабільная электроніка, прамысловасць, камп'ютары і сеткі, бытавая электроніка, бытавая тэхніка і Інтэрнэт рэчаў цесна звязаны з нашым жыццём. Аўтамабільная электроніка з'яўляецца найбуйнейшым рынкам аўтамабільнай электронікі, і аўтамабільныя электронікі складаюць 33% ва ўсім свеце.
Структура мікракантролера
Мікракантролер у асноўным складаецца з цэнтральнага працэсара, памяці (ПЗУ і Аператыўнай памяці), інтэрфейсу ўводу/вываду, паслядоўнага порта, лічыльніка і г.д.
ПрацэсарЦэнтральны працэсар (ЦП) — гэта асноўны кампанент мікракантролера. Яго кампаненты могуць выконваць арыфметычна-лагічныя аперацыі з дадзенымі, апрацоўку бітавых зменных і перадачу дадзеных. Кіруючыя элементы каардынуюць працу ў адпаведнасці з пэўным часам паслядоўна для аналізу і выканання інструкцый.
ПЗУТолькі для чытання (Read-only Memory) — гэта памяць праграм, якая выкарыстоўваецца для захоўвання праграм, напісаных вытворцамі. Інфармацыя зчытваецца неразбуральным спосабам. Сутнасць
Аператыўная памяцьАператыўная памяць (АП) — гэта памяць, якая непасрэдна абменьваецца дадзенымі з працэсарам, і дадзеныя не могуць захоўвацца пасля адключэння харчавання. Праграма можа быць запісана і прачытана ў любы час падчас працы, што звычайна выкарыстоўваецца ў якасці часовага носьбіта дадзеных для аперацыйных сістэм або іншых запушчаных праграм.
Сувязь паміж працэсарам і мікракантролерам:
Працэсар (CPU) — гэта аснова аперацыйнага кіравання. Акрамя CPU, мікракантролер таксама змяшчае ROM або RAM, якія з'яўляюцца мікрасхемамі ўзроўню чыпа. Распаўсюджанымі з'яўляюцца SOC (System On Chip), якія называюцца мікрасхемамі сістэмнага ўзроўню, якія могуць захоўваць і выконваць код сістэмнага ўзроўню, запускаць QNX, Linux і іншыя аперацыйныя сістэмы, у тым ліку некалькі працэсарных блокаў (CPU + GPU + DSP + NPU + назапашвальнік + інтэрфейсны блок).
Лічбы мікракантролера
Лічба адносіцца да шырыні мікракантролера, які апрацоўвае дадзеныя. Чым большая колькасць лічбаў, тым мацнейшая магутнасць мікракантролера па апрацоўцы дадзеных. У цяперашні час найбольш важнымі з'яўляюцца 8, 16 і 32 лічбаў, з якіх найбольшую колькасць складаюць 32 біты, і іх колькасць хутка расце.
У аўтамабільнай электроніцы 8-бітныя мікракантролеры выкарыстоўваюцца недорага і лёгка распрацоўваюцца. У цяперашні час яны ў асноўным выкарыстоўваюцца для адносна простага кіравання, напрыклад, асвятленнем, дажджавой вадой, вокнамі, сядзеннямі і дзвярыма. Аднак для больш складаных аспектаў, такіх як прыборны дысплей, інфармацыйныя сістэмы забаўляльных сістэм аўтамабіляў, сістэмы кіравання магутнасцю, шасі, сістэмы дапамогі вадзіцелю і г.д., у асноўным выкарыстоўваюцца 32-бітныя мікракантролеры, а таксама ітэрацыйная эвалюцыя аўтамабільнай электрыфікацыі, інтэлекту і сетак. Патрабаванні да вылічальнай магутнасці мікракантролераў таксама растуць.
Аўтэнтыфікацыя аўтамабіля MCU
Перш чым пастаўшчык мікракантролера ўвойдзе ў сістэму ланцужка паставак OEM, звычайна неабходна прайсці тры асноўныя сертыфікацыі: этап праектавання павінен адпавядаць стандарту функцыянальнай бяспекі ISO 26262, этап патоку і ўпакоўкі павінен адпавядаць AEC-Q001 ~ 004 і IATF16949, а таксама на этапе сертыфікацыйных выпрабаванняў — AEC-Q100/Q104.
Сярод іх ISO 26262 вызначае чатыры ўзроўні бяспекі ASIL: ад нізкага да высокага: A, B, C і D; AEC-Q100 падзелены на чатыры ўзроўні надзейнасці: ад нізкага да высокага: 3, 2, 1 і 0 адпаведна: 3, 2, 1 і 0. Сутнасць: Сертыфікацыя серыі AEC-Q100 звычайна займае 1-2 гады, у той час як сертыфікацыя па ISO 26262 больш складаная і цыкл даўжэйшы.
Прымяненне мікракантролера ў індустрыі разумных электрамабіляў
Ужыванне мікракантролераў (МКК) у аўтамабільнай прамысловасці вельмі шырокае. Напрыклад, яны выкарыстоўваюцца ў аксэсуарах кузава, сістэмах харчавання, шасі, інфармацыйна-забаўляльных сістэмах аўтамабіляў і інтэлектуальным кіраванні. З надыходам эры разумных электрамабіляў попыт на прадукцыю МКК яшчэ больш узрасце.
Электрыфікацыя:
1. Сістэма кіравання батарэямі BMSСістэма кіравання акумулятарамі (BMS) павінна кантраляваць зарад і разрад, тэмпературу і балансаванне акумулятара. Для асноўнай платы кіравання патрабуецца мікракантролер, і кожная падпарадкаваная кансоль таксама патрабуе адзін мікракантролер.
2.Кантролер транспартнага сродку VCUКіраванне энергіяй электрамабіля павінна павялічваць кантролер транспартнага сродку, і ў той жа час ён абсталяваны 32-бітнымі высакаякаснымі мікракантролерамі, якія адрозніваюцца ад планаў кожнага завода;
3.Кантролер рухавіка/кантролер каробкі перадач: замена ў стандартнай камплектацыі, інвертарнае кіраванне электрамабілем, MCU, кантролер рухавіка аўтамабіля на альтэрнатыўным алеі. З-за высокай хуткасці рухавіка рэдуктар неабходна запавольваць. Кантролер каробкі перадач.
Інтэлект:
1. У цяперашні час айчынны аўтамабільны рынак усё яшчэ знаходзіцца на стадыі пранікнення высакахуткасных сістэм L2. Зыходзячы з комплексных меркаванняў кошту і прадукцыйнасці, вытворца арыгінальнага абсталявання павялічвае функцыю ADAS, усё яшчэ выкарыстоўваючы размеркаваную архітэктуру. З павелічэннем хуткасці загрузкі адпаведна павялічваецца і аб'ём мікракантролера, які апрацоўвае інфармацыю з датчыкаў.
2. З-за павелічэння колькасці функцый кабіны пілота роля больш высокаэнергетычных чыпаў становіцца ўсё больш важнай, і адпаведны статус MCU знізіўся.
Рамяство
Сам мікракантролер мае прыярытэтныя патрабаванні да вылічальнай магутнасці і не мае высокіх патрабаванняў да складаных працэсаў. У той жа час, убудаваная памяць таксама абмяжоўвае ўдасканаленне працэсу мікракантролера. Выкарыстоўвайце 28-нм працэс для прадуктаў мікракантролера. Спецыфікацыі транспартных сродкаў у асноўным тычацца 8-цалевых пласцін. Некаторыя вытворцы, асабліва IDM, пачалі пераходзіць на 12-цалевую платформу.
Сучасныя 28-нм і 40-нм працэсы з'яўляюцца асноўнымі на рынку.
Тыповыя прадпрыемствы ў краіне і за мяжой
У параўнанні з мікракантролерамі спажывання і прамысловага класа, мікракантролеры аўтамабільнага ўзроўню маюць больш высокія патрабаванні да ўмоў эксплуатацыі, надзейнасці і цыклу паставак. Акрамя таго, на іх цяжка патрапіць, таму структура рынку мікракантролераў у цэлым адносна сканцэнтраваная. У 2021 годзе пяць вядучых кампаній па вытворчасці мікракантролераў у свеце складалі 82%.
У цяперашні час мікракантролеры аўтамабільнага ўзроўню ў маёй краіне ўсё яшчэ знаходзяцца на стадыі ўкаранення, і ланцужок паставак мае вялікі патэнцыял для альтэрнатывы на зямлі і ўнутранай вытворчасці.
Час публікацыі: 08 ліпеня 2023 г.
