Увядзенне мікрасхемы класа кіравання
Кіруючая мікрасхема ў асноўным адносіцца да MCU (мікракантролера), гэта значыць мікракантролера, таксама вядомага як адзінкавы чып, які для адпаведнага зніжэння частаты працэсара і спецыфікацый выконвае наступныя функцыі: памяць, таймер, аналага-лічбавы пераўтваральнік, тактавы механізм, порт уводу/вываду, паслядоўны порт сувязі і іншыя функцыянальныя модулі і інтэрфейсы інтэграваны ў адзін чып. Дзякуючы функцыі тэрмінальнага кіравання, ён мае такія перавагі, як высокая прадукцыйнасць, нізкае энергаспажыванне, праграмуемасць і высокая гнуткасць.
Дыяграма MCU ўзроўню датчыка транспартнага сродку
Аўтамабільная прамысловасць з'яўляецца вельмі важнай вобласцю прымянення мікракантролераў. Паводле дадзеных IC Insights, у 2019 годзе каля 33% мікракантролераў выкарыстоўваліся ў аўтамабільнай электроніцы ва ўсім свеце. Колькасць мікракантролераў, якія выкарыстоўваюцца ў кожным аўтамабілі высокага класа, набліжаецца да 100. Ад камп'ютараў кіравання і ВК-прыбораў да рухавікоў, шасі і буйных і дробных кампанентаў аўтамабіля патрабуецца кіраванне з дапамогай мікракантролера.
У пачатку 8- і 16-бітныя мікракантролеры выкарыстоўваліся ў асноўным у аўтамабілях, але з пастаянным удасканаленнем электронікі і інтэлекту аўтамабіляў колькасць і якасць неабходных мікракантролераў таксама расце. У цяперашні час доля 32-бітных мікракантролераў у аўтамабільных мікракантролерах дасягнула каля 60%, з якіх ядро серыі ARM Cortex, дзякуючы нізкай кошту і выдатнаму кіраванню харчаваннем, з'яўляецца асноўным выбарам вытворцаў аўтамабільных мікракантролераў.
Асноўныя параметры аўтамабільнага мікракантролера ўключаюць працоўнае напружанне, працоўную частату, ёмістасць флэш- і аператыўнай памяці, модуль таймера і нумар канала, модуль АЦП і нумар канала, тып і нумар паслядоўнага інтэрфейсу сувязі, нумар уваходнага і выходнага порта ўводу/вываду, працоўную тэмпературу, форму корпуса і ўзровень функцыянальнай бяспекі.
Па колькасці разрадаў працэсара аўтамабільныя мікракантролеры можна ў асноўным падзяліць на 8-бітныя, 16-бітныя і 32-бітныя. З улікам мадэрнізацыі працэсара кошт 32-бітных мікракантролераў працягвае зніжацца, і цяпер яны сталі асноўнай з'явай, паступова замяняючы прыкладанні і рынкі, дзе раней дамінавалі 8/16-бітныя мікракантролеры.
Калі падзяліць аўтамабільны мікракантролер у залежнасці ад вобласці прымянення, то яго можна падзяліць на кузаўны, сілавы, шасі, кабіну пілота і інтэлектуальную сістэму кіравання. Для кабіны пілота і інтэлектуальнага прывада мікракантролер павінен мець высокую вылічальную магутнасць і высакахуткасныя знешнія камунікацыйныя інтэрфейсы, такія як CAN FD і Ethernet. Кузаўны таксама патрабуе вялікай колькасці знешніх камунікацыйных інтэрфейсаў, але патрабаванні да вылічальнай магутнасці мікракантролера адносна нізкія, у той час як сілавы і шасі патрабуе больш высокай рабочай тэмпературы і ўзроўню функцыянальнай бяспекі.
Чып кіравання даменам шасі
Дамен шасі звязаны з кіраваннем транспартным сродкам і складаецца з сістэмы трансмісіі, сістэмы кіравання, рулявога кіравання і тармазной сістэмы. Ён складаецца з пяці падсістэм, а менавіта: рулявога кіравання, тармажэння, пераключэння перадач, дросельнай засланкі і падвескі. З развіццём аўтамабільнага інтэлекту, распазнаванне ўспрымання, планаванне рашэнняў і выкананне кіравання інтэлектуальнымі транспартнымі сродкамі сталі асноўнымі сістэмамі дамену шасі. Рулявое кіраванне па электродах і кіраванне па электродах з'яўляюцца асноўнымі кампанентамі выканаўчай часткі аўтаматычнага кіравання.
(1) Патрабаванні да працы
ЭБУ дамена шасі выкарыстоўвае высокапрадукцыйную, маштабуемую платформу функцыянальнай бяспекі і падтрымлівае кластарызацыю датчыкаў і шматвосевыя інерцыяльныя датчыкі. Зыходзячы з гэтага сцэнарыя прымянення, для мікракантролера дамена шасі прапануюцца наступныя патрабаванні:
· Патрабаванні да высокай частаты і высокай вылічальнай магутнасці, асноўная частата не менш за 200 МГц, а вылічальная магутнасць не менш за 300 DMIPS
· Аб'ём флэш-назапашвальніка не менш за 2 МБ, з фізічным раздзелам кода і дадзеных флэш-памяці;
· Аператыўная памяць не менш за 512 КБ;
· Высокія патрабаванні да ўзроўню функцыянальнай бяспекі, могуць дасягаць узроўню ASIL-D;
· Падтрымка 12-бітнага дакладнага АЦП;
· Падтрымка 32-бітнага таймера высокай дакладнасці і высокай сінхранізацыі;
· Падтрымка шматканальнага CAN-FD;
· Падтрымка не менш за 100M Ethernet;
· Надзейнасць не ніжэй за AEC-Q100 Grade1;
· Падтрымка абнаўленняў онлайн (OTA);
· Падтрымка функцыі праверкі прашыўкі (нацыянальны сакрэтны алгарытм);
(2) Патрабаванні да прадукцыйнасці
· Ядровая частка:
I. Частата ядра: гэта значыць тактавая частата, на якой працуе ядро, якая выкарыстоўваецца для прадстаўлення хуткасці ваганняў лічбавага імпульснага сігналу ядра, і асноўная частата не можа непасрэдна прадстаўляць хуткасць вылічэнняў ядра. Хуткасць працы ядра таксама звязана з канвеерам ядра, кэшам, наборам інструкцый і г.д.
II. Вылічальная магутнасць: для ацэнкі звычайна можна выкарыстоўваць DMIPS. DMIPS — гэта адзінка вымярэння адноснай прадукцыйнасці інтэграванай праграмы бенчмаркінгу MCU падчас яе тэставання.
· Параметры памяці:
I. Памяць кода: памяць, якая выкарыстоўваецца для захоўвання кода;
II. Памяць дадзеных: памяць, якая выкарыстоўваецца для захоўвання дадзеных;
III.АЗП: памяць, якая выкарыстоўваецца для захоўвання часовых дадзеных і кода.
· Аўтамабільная шына сувязі: у тым ліку спецыяльная аўтамабільная шына і звычайная камунікацыйная шына;
· Высокадакладныя перыферыйныя прылады;
· Працоўная тэмпература;
(3) Прамысловы ўзор
Паколькі электрычная і электронная архітэктура, якая выкарыстоўваецца рознымі аўтавытворцамі, будзе адрознівацца, патрабаванні да кампанентаў шасі будуць адрознівацца. З-за рознай канфігурацыі розных мадэляў аднаго і таго ж аўтамабільнага завода, выбар ЭБУ шасі будзе адрознівацца. Гэтыя адрозненні прывядуць да розных патрабаванняў да мікракантролера шасі. Напрыклад, Honda Accord выкарыстоўвае тры мікрасхемы мікракантролера шасі, а Audi Q7 выкарыстоўвае каля 11 мікрасхем мікракантролера шасі. У 2021 годзе вытворчасць кітайскіх легкавых аўтамабіляў склала каля 10 мільёнаў адзінак, з якіх сярэдні попыт на мікракантролеры шасі веласіпедаў складае 5 мільёнаў, а агульны рынак дасягнуў каля 50 мільёнаў адзінак. Асноўнымі пастаўшчыкамі мікракантролераў шасі з'яўляюцца Infineon, NXP, Renesas, Microchip, TI і ST. Гэтыя пяць міжнародных пастаўшчыкоў паўправаднікоў займаюць больш за 99% рынку мікракантролераў шасі.
(4) Прамысловыя бар'еры
З ключавога тэхнічнага пункту гледжання, кампаненты шасі, такія як EPS, EPB, ESC, цесна звязаны з бяспекай жыцця кіроўцы, таму ўзровень функцыянальнай бяспекі мікракантролера шасі вельмі высокі, у асноўным адпавядае патрабаванням ASIL-D. Гэты ўзровень функцыянальнай бяспекі мікракантролера ў Кітаі адсутнічае. Акрамя ўзроўню функцыянальнай бяспекі, сцэнары прымянення кампанентаў шасі маюць вельмі высокія патрабаванні да частаты мікракантролера, вылічальнай магутнасці, ёмістасці памяці, перыферыйных характарыстык, дакладнасці перыферый і іншых аспектаў. Мікракантролер шасі ўтварыў вельмі высокі галіновы бар'ер, які патрабуе ад айчынных вытворцаў мікракантролераў пераадолення.
Што тычыцца ланцужкоў паставак, з-за патрабаванняў да высокай частаты і высокай вылічальнай магутнасці для кіруючага чыпа кампанентаў дамена шасі, да працэсу і працэсу вытворчасці пласцін прад'яўляюцца адносна высокія патрабаванні. У цяперашні час, здаецца, што для задавальнення патрабаванняў да частаты мікракантролера вышэй за 200 МГц патрабуецца як мінімум 55-нм працэс. У гэтым плане айчынная вытворчая лінія мікракантролераў яшчэ не завершана і не дасягнула ўзроўню масавай вытворчасці. Міжнародныя вытворцы паўправаднікоў у асноўным прынялі мадэль IDM, і ў цяперашні час толькі TSMC, UMC і GF маюць адпаведныя магчымасці ў галіне ліцейных пласцін. Усе айчынныя вытворцы чыпаў - гэта кампаніі без фабрык, і існуюць праблемы і пэўныя рызыкі ў вытворчасці пласцін і забеспячэнні магутнасцей.
У асноўных вылічальных сцэнарыях, такіх як аўтаномнае кіраванне, традыцыйныя працэсары агульнага прызначэння цяжка адаптаваць да патрабаванняў штучнага інтэлекту з-за іх нізкай вылічальнай эфектыўнасці, і чыпы штучнага інтэлекту, такія як графічныя працэсары, FPGA і ASIC, маюць выдатную прадукцыйнасць на перыферыі і ў воблаку са сваімі асаблівасцямі і шырока выкарыстоўваюцца. З пункту гледжання тэхналагічных тэндэнцый, графічныя працэсары (GPU) застануцца дамінуючым чыпам штучнага інтэлекту ў кароткатэрміновай перспектыве, а ў доўгатэрміновай перспектыве ASIC з'яўляецца канчатковым кірункам. З пункту гледжання рынкавых тэндэнцый, сусветны попыт на чыпы штучнага інтэлекту будзе падтрымліваць хуткі рост, а воблачныя і перыферыйныя чыпы маюць большы патэнцыял росту, і чакаецца, што тэмпы росту рынку складуць каля 50% у бліжэйшыя пяць гадоў. Нягледзячы на тое, што аснова айчынных тэхналогій чыпаў слабая, з хуткім з'яўленнем прыкладанняў штучнага інтэлекту, хуткі аб'ём попыту на чыпы штучнага інтэлекту стварае магчымасці для росту тэхналогій і магчымасцей мясцовых прадпрыемстваў, якія вырабляюць чыпы. Аўтаномнае кіраванне мае строгія патрабаванні да вылічальнай магутнасці, затрымкі і надзейнасці. У цяперашні час у асноўным выкарыстоўваюцца рашэнні на аснове GPU+FPGA. Дзякуючы стабільнасці алгарытмаў і арыентацыі на дадзеныя, чакаецца, што ASIC заваююць рынкавую прастору.
Для прагназавання і аптымізацыі пераходаў на чыпе працэсара патрабуецца шмат месца, што дазваляе захоўваць розныя станы і памяншаць затрымку пераключэння задач. Гэта таксама робіць яго больш прыдатным для лагічнага кіравання, паслядоўнай працы і аперацый з дадзенымі агульнага тыпу. Возьмем, напрыклад, графічны працэсар (GPU) і цэнтральны працэсар (CPU). У параўнанні з цэнтральным працэсарам, GPU выкарыстоўвае вялікую колькасць вылічальных блокаў і доўгі канвеер, толькі вельмі простую логіку кіравання і выключае кэш. Цэнтральны працэсар не толькі займае шмат месца ў кэшы, але і мае складаную логіку кіравання і мноства схем аптымізацыі, што складае толькі невялікую частку вылічальнай магутнасці ў параўнанні з вылічальнай магутнасцю.
Чып кіравання даменам харчавання
Кантролер сілавога дамена — гэта інтэлектуальны блок кіравання сілавым агрэгатам. Ён выкарыстоўваецца з дапамогай CAN/FLEXRAY для кіравання трансмісіяй, кіравання акумулятарам, маніторынгу рэгулявання генератара і ў асноўным выкарыстоўваецца для аптымізацыі і кіравання сілавым агрэгатам, а таксама для інтэлектуальнай дыягностыкі няспраўнасцей электрычных прылад, інтэлектуальнага энергазберажэння, сувязі з шынамі і іншых функцый.
(1) Патрабаванні да працы
Мікракантролер кіравання энергетычнай вобласцю можа падтрымліваць асноўныя прыкладання ў энергетыцы, такія як BMS, з наступнымі патрабаваннямі:
· Высокая асноўная частата, асноўная частата 600 МГц ~ 800 МГц
· Аператыўная памяць 4 МБ
· Высокія патрабаванні да ўзроўню функцыянальнай бяспекі, могуць дасягаць узроўню ASIL-D;
· Падтрымка шматканальнага CAN-FD;
· Падтрымка 2G Ethernet;
· Надзейнасць не ніжэй за AEC-Q100 Grade1;
· Падтрымка функцыі праверкі прашыўкі (нацыянальны сакрэтны алгарытм);
(2) Патрабаванні да прадукцыйнасці
Высокая прадукцыйнасць: Прадукт аб'ядноўвае двух'ядравы працэсар ARM Cortex R5 з блакіроўкай кроку і 4 МБ убудаванай SRAM для падтрымкі ўзрастаючых патрабаванняў да вылічальнай магутнасці і памяці аўтамабільных прыкладанняў. Працэсар ARM Cortex-R5F з частатой да 800 МГц. Высокая бяспека: Стандарт надзейнасці спецыфікацый транспартных сродкаў AEC-Q100 дасягае 1-га ўзроўню, а ўзровень функцыянальнай бяспекі ISO26262 дасягае ASIL D. Двух'ядравы працэсар з блакіроўкай кроку можа дасягнуць дыягнастычнага пакрыцця да 99%. Убудаваны модуль інфармацыйнай бяспекі аб'ядноўвае сапраўдны генератар выпадковых лікаў, AES, RSA, ECC, SHA і апаратныя паскаральнікі, якія адпавядаюць адпаведным стандартам дзяржаўнай і бізнес-бяспекі. Інтэграцыя гэтых функцый інфармацыйнай бяспекі можа задаволіць патрэбы такіх прыкладанняў, як бяспечны запуск, бяспечная сувязь, бяспечнае абнаўленне і мадэрнізацыя прашыўкі.
Чып кантролю плошчы цела
Кузаў у асноўным адказвае за кіраванне рознымі функцыямі цела. З развіццём транспартных сродкаў кантролеры кузаўной зоны таксама становяцца ўсё больш папулярнымі. Каб знізіць кошт кантролера і паменшыць вагу аўтамабіля, неабходна аб'яднаць усе функцыянальныя прылады пярэдняй, сярэдняй і задняй частак аўтамабіля, такія як задні стоп-сігнал, задні габарытны ліхтар, замак задніх дзвярэй і нават падвойная штанга, у адзіны кантролер.
Кантролер зоны кузава звычайна аб'ядноўвае BCM, PEPS, TPMS, Gateway і іншыя функцыі, але таксама можа пашырыць рэгуляванне сядзення, кіраванне люстэркам задняга выгляду, кіраванне кандыцыянерам і іншыя функцыі, комплекснае і ўніфікаванае кіраванне кожным прывадам, разумнае і эфектыўнае размеркаванне сістэмных рэсурсаў. Функцыі кантролера зоны кузава шматлікія, як паказана ніжэй, але яны не абмяжоўваюцца пералічанымі тут.
(1) Патрабаванні да працы
Асноўнымі патрабаваннямі аўтамабільнай электронікі да мікракантролераў кіравання з'яўляюцца лепшая стабільнасць, надзейнасць, бяспека, характарыстыкі працы ў рэжыме рэальнага часу і іншыя тэхнічныя характарыстыкі, а таксама больш высокая вылічальная прадукцыйнасць і ёмістасць захоўвання дадзеных, а таксама меншыя патрабаванні да індэкса спажывання энергіі. Кантролер зоны кузава паступова перайшоў ад дэцэнтралізаванага функцыянальнага разгортвання да вялікага кантролера, які аб'ядноўвае ўсе асноўныя прывады электронікі кузава, ключавыя функцыі, асвятленне, дзверы, вокны і г.д. Канструкцыя сістэмы кіравання зонай кузава аб'ядноўвае асвятленне, мыццё шклоачышчальнікаў, цэнтральнае кіраванне замкамі дзвярэй, вокнамі і іншыя элементы кіравання, інтэлектуальныя ключы PEPS, кіраванне харчаваннем і г.д. Акрамя таго, выкарыстоўваюцца шлюзы CAN, пашыральныя CANFD і FLEXRAY, сетка LIN, інтэрфейс Ethernet і тэхналогіі распрацоўкі і праектавання модуляў.
У цэлым, патрабаванні да вышэйзгаданых функцый кіравання асноўнага чыпа кіравання мікракантролерам (МКК) у кузаўной вобласці ў асноўным адлюстроўваюцца ў аспектах вылічальнай і апрацоўчай прадукцыйнасці, функцыянальнай інтэграцыі, інтэрфейсу сувязі і надзейнасці. Што тычыцца канкрэтных патрабаванняў, то з-за функцыянальных адрозненняў у розных функцыянальных сцэнарыях прымянення ў кузаўной вобласці, такіх як электрашклапад'ёмнікі, аўтаматычныя сядзенні, электрычная задняя дзверы і іншыя кузаўныя прымяненні, усё яшчэ існуюць патрэбы ў высокаэфектыўным кіраванні рухавіком, і такія кузаўныя прымяненні патрабуюць ад МКК інтэграцыі электроннага алгарытму кіравання FOC і іншых функцый. Акрамя таго, розныя сцэнарыі прымянення ў кузаўной вобласці маюць розныя патрабаванні да канфігурацыі інтэрфейсу чыпа. Таму звычайна неабходна выбіраць МКК у кузаўной вобласці ў адпаведнасці з функцыянальнымі і прадукцыйнымі патрабаваннямі канкрэтнага сцэнарыя прымянення і на гэтай аснове ўсебакова ацэньваць кошт прадукцыі, магчымасці пастаўкі і тэхнічнае абслугоўванне, а таксама іншыя фактары.
(2) Патрабаванні да прадукцыйнасці
Асноўныя эталонныя паказчыкі мікрасхемы кіравання зонай цела наступныя:
Прадукцыйнасць: ARM Cortex-M4F@ 144 МГц, 180 DMIPS, убудаваны кэш інструкцый 8 КБ, падтрымка Flash-паскарэння выканання праграмы блока 0 чакання.
Вялікая ёмістасць зашыфраванай памяці: да 512 Кбайт eFlash, падтрымка зашыфраванага захоўвання, кіравання раздзеламі і абароны дадзеных, падтрымка праверкі ECC, 100 000 разоў сцірання, 10 гадоў захоўвання дадзеных; 144 Кбайт SRAM, падтрымка апаратнай цотнасці.
Інтэграваныя багатыя камунікацыйныя інтэрфейсы: падтрымка шматканальных інтэрфейсаў GPIO, USART, UART, SPI, QSPI, I2C, SDIO, USB 2.0, CAN 2.0B, EMAC, DVP і іншых.
Інтэграваны высокапрадукцыйны сімулятар: падтрымка 12-бітнага высакахуткаснага АЦП з хуткасцю 5 Мбіт/с, незалежнага аперацыйнага ўзмацняльніка тыпу "рэйка-рэйка", высакахуткаснага аналагавага кампаратара, 12-бітнага ЦАП з хуткасцю 1 Мбіт/с; падтрымка незалежнай крыніцы апорнага напружання знешняга ўваходу, шматканальнай ёмістнай сэнсарнай клавішы; высакахуткасны кантролер прамога доступу да памяці.
Падтрымка ўнутранага RC- або знешняга ўваходу кварцавага гадзінніка, высокая надзейнасць скіду.
Убудаваны калібровачны гадзіннік рэальнага часу RTC, падтрымка вечнага календара на высакосны год, падзеі сігналізацыі, перыядычнае абуджэнне.
Падтрымка высокадакладнага лічыльніка часу.
Функцыі бяспекі на ўзроўні абсталявання: механізм апаратнага паскарэння алгарытмаў шыфравання, падтрымка алгарытмаў AES, DES, TDES, SHA1/224/256, SM1, SM3, SM4, SM7, MD5; шыфраванне флэш-назапашвальніка, кіраванне шматкарыстальніцкімі раздзеламі (MMU), генератар выпадковых лікаў TRNG, аперацыя CRC16/32; падтрымка абароны ад запісу (WRP), некалькіх узроўняў абароны ад чытання (RDP) (L0/L1/L2); падтрымка бяспечнага запуску, загрузкі шыфравання праграм, абнаўлення бяспекі.
Падтрымка маніторынгу збояў гадзінніка і маніторынгу супраць зносу.
96-бітны UID і 128-бітны UCID.
Высоканадзейнае працоўнае асяроддзе: 1,8 В ~ 3,6 В/-40 ℃ ~ 105 ℃.
(3) Прамысловы ўзор
Электронныя сістэмы кіравання кузавам знаходзяцца на ранняй стадыі росту як для замежных, так і для айчынных прадпрыемстваў. Замежныя прадпрыемствы ў такіх галінах, як BCM, PEPS, дзверы і вокны, кантролеры сядзенняў і іншыя аднафункцыянальныя прадукты, маюць глыбокі тэхнічны вопыт, у той час як буйныя замежныя кампаніі маюць шырокі ахоп прадуктовых лінеек, што закладвае аснову для стварэння прадуктаў сістэмнай інтэграцыі. Айчынныя прадпрыемствы маюць пэўныя перавагі ў прымяненні кузаваў аўтамабіляў з новымі крыніцамі энергіі. Возьмем, напрыклад, BYD, у новым энергетычным аўтамабілі BYD кузаў падзелены на левую і правую зоны, а прадукт сістэмнай інтэграцыі пераўпарадкаваны і вызначаны. Аднак, калі казаць пра мікрасхемы кіравання кузавам, асноўным пастаўшчыком мікракантролераў па-ранейшаму з'яўляюцца Infineon, NXP, Renesas, Microchip, ST і іншыя міжнародныя вытворцы мікрасхем, і айчынныя вытворцы мікрасхем у цяперашні час маюць невялікую долю рынку.
(4) Прамысловыя бар'еры
З пункту гледжання камунікацыі, назіраецца працэс эвалюцыі традыцыйнай архітэктуры — гібрыднай архітэктуры — канчатковай платформы камп'ютара транспартнага сродку. Ключавымі з'яўляюцца змяненне хуткасці сувязі, а таксама зніжэнне кошту базавай вылічальнай магутнасці пры высокай функцыянальнай бяспецы, і ў будучыні можна паступова рэалізаваць сумяшчальнасць розных функцый на электронным узроўні базавага кантролера. Напрыклад, кантролер зоны кузава можа інтэграваць традыцыйныя функцыі BCM, PEPS і абароны ад пульсацый. Адносна кажучы, тэхнічныя бар'еры мікрасхемы кіравання зонай кузава ніжэйшыя, чым у зоне харчавання, зоне кабіны і г.д., і чакаецца, што айчынныя мікрасхемы возьмуць на сябе вядучую ролю ў прарыве ў галіне кузава і паступова рэалізуюць замяшчэнне айчынных. У апошнія гады рынак айчынных мікракантролераў на пярэдняй і задняй паверхні кузава мае вельмі добрую дынаміку развіцця.
Чып кіравання кабінай пілота
Электрыфікацыя, інтэлект і сеткавае развіццё паскорылі развіццё аўтамабільнай электроннай і электрычнай архітэктуры ў напрамку кіравання даменам, і кабіна пілота таксама хутка развіваецца ад аўдыё- і відэазабаўляльнай сістэмы аўтамабіля да інтэлектуальнай кабіны пілота. Кабіна пілота прадстаўлена інтэрфейсам узаемадзеяння чалавека з камп'ютарам, але незалежна ад таго, ці гэта папярэдняя інфармацыйна-забаўляльная сістэма, ці сучасная інтэлектуальная кабіна пілота, акрамя магутнага SOC з вылічальнай хуткасцю, ёй таксама патрэбен мікракантролер з высокай хуткасцю ў рэжыме рэальнага часу для апрацоўкі дадзеных з транспартным сродкам. Паступовая папулярызацыя праграмна-вызначаных транспартных сродкаў, OTA і Autosar у інтэлектуальнай кабіне пілота робіць патрабаванні да рэсурсаў мікракантролера ў кабіне пілота ўсё больш высокімі. Гэта асабліва адлюстроўваецца ў павелічэнні попыту на флэш-памяць і аператыўную памяць, таксама расце попыт на PIN Cock, больш складаныя функцыі патрабуюць больш магутных магчымасцей выканання праграм, але таксама маюць больш багаты інтэрфейс шыны.
(1) Патрабаванні да працы
Мікракантролер у салоне ў асноўным рэалізуе кіраванне харчаваннем сістэмы, кіраванне часам уключэння, кіраванне сеткай, дыягностыку, узаемадзеянне з дадзенымі аўтамабіля, кіраванне ключом, падсветкай, кіраванне аўдыёмодулем DSP/FM, кіраванне часам сістэмы і іншыя функцыі.
Патрабаванні да рэсурсаў мікракантролера:
· Асноўная частата і вылічальная магутнасць маюць пэўныя патрабаванні, асноўная частата не менш за 100 МГц, а вылічальная магутнасць не менш за 200 DMIPS;
· Аб'ём флэш-назапашвальніка не менш за 1 МБ, з фізічным раздзелам кода і дадзеных флэш-памяці;
· Аператыўная памяць не менш за 128 КБ;
· Высокія патрабаванні да ўзроўню функцыянальнай бяспекі, могуць дасягаць узроўню ASIL-B;
· Падтрымка шматканальнага АЦП;
· Падтрымка шматканальнага CAN-FD;
· Рэгуляванне транспартных сродкаў класа AEC-Q100 клас 1;
· Падтрымка абнаўленняў онлайн (OTA), падтрымка двух банкаўскіх налад флэш-памяці;
· Для бяспечнага запуску патрабуецца механізм шыфравання інфармацыі ўзроўню SHE/HSM-light і вышэй;
· Колькасць кантактаў не менш за 100PIN;
(2) Патрабаванні да прадукцыйнасці
Порт уводу/вываду падтрымлівае шырокае напружанне харчавання (5,5–2,7 В), порт уводу/вываду падтрымлівае выкарыстанне пры перавышэнні напружання;
Многія ўваходныя сігналы вагаюцца ў залежнасці ад напружання акумулятара блока харчавання, і можа ўзнікнуць перанапружанне. Перанапружанне можа палепшыць стабільнасць і надзейнасць сістэмы.
Тэрмін службы памяці:
Тэрмін службы аўтамабіля перавышае 10 гадоў, таму сховішча праграм і сховішча дадзеных аўтамабільнага мікракантролера павінны мець больш працяглы тэрмін службы. Сховішча праграм і сховішча дадзеных павінны мець асобныя фізічныя раздзелы, і сховішча праграм павінна сцірацца радзей, таму тэрмін службы > 10K, у той час як сховішча дадзеных павінна сцірацца часцей, таму яно павінна мець большую колькасць сціранняў. Глядзіце тэрмін службы індыкатара флэш-памяці дадзеных > 100K, 15 гадоў (< 1K). 10 гадоў (< 100K).
Інтэрфейс камунікацыйнай шыны;
Нагрузка на шыну сувязі транспартнага сродку расце, таму традыцыйная шына CAN-FD больш не задавальняе патрэбы ў сувязі, попыт на высакахуткасную шыну CAN-FD расце, і падтрымка CAN-FD паступова становіцца стандартам для мікракантролераў.
(3) Прамысловы ўзор
У цяперашні час доля айчынных мікракантролераў для разумных кабін усё яшчэ вельмі нізкая, а асноўнымі пастаўшчыкамі па-ранейшаму з'яўляюцца NXP, Renesas, Infineon, ST, Microchip і іншыя міжнародныя вытворцы мікракантролераў. Шэраг айчынных вытворцаў мікракантролераў ужо ўдзельнічалі ў распрацоўцы, і пакуль невядома, як будуць праяўляцца вынікі рынку.
(4) Прамысловыя бар'еры
Узровень рэгулявання інтэлектуальнай кабіны аўтамабіля і ўзровень функцыянальнай бяспекі адносна не занадта высокія, галоўным чынам з-за назапашвання ноу-хау і неабходнасці пастаяннай ітэрацыі і ўдасканалення прадукцыі. У той жа час, з-за невялікай колькасці вытворчых ліній мікракантролераў на айчынных заводах, працэс адносна адсталы, і патрабуецца пэўны час для дасягнення нацыянальнага ланцужка паставак вытворчасці, прычым выдаткі могуць быць вышэйшымі, а канкурэнтны ціск з боку міжнародных вытворцаў больш высокі.
Прымяненне бытавога кантрольнага чыпа
Аўтамабільныя мікрасхемы кіравання ў асноўным заснаваныя на аўтамабільных мікракантролерах. Вядучыя айчынныя прадпрыемствы, такія як Ziguang Guowei, Huada Semiconductor, Shanghai Xinti, Zhaoyi Innovation, Jiefa Technology, Xinchi Technology, Beijing Junzheng, Shenzhen Xihua, Shanghai Qipuwei, National Technology і г.д., маюць паслядоўнасці прадуктаў мікракантролераў аўтамабільнага маштабу, якія з'яўляюцца эталоннымі прадуктамі замежных гігантаў, у цяперашні час заснаваных на архітэктуры ARM. Некаторыя прадпрыемствы таксама правялі даследаванні і распрацоўкі архітэктуры RISC-V.
У цяперашні час айчынныя мікрасхемы для кіравання транспартнымі сродкамі ў асноўным выкарыстоўваюцца на рынку франтальнай загрузкі аўтамабіляў, а таксама ўжываюцца ў кузавах і інфармацыйна-забаўляльных сістэмах, у той час як у шасі, сілавой галіне і іншых галінах па-ранейшаму дамінуюць замежныя гіганты ў вытворчасці мікрасхем, такія як stmicroelectronics, NXP, Texas Instruments і Microchip Semiconductor, і толькі некалькі айчынных прадпрыемстваў рэалізавалі масавыя вытворчыя прымяненні. У цяперашні час айчынны вытворца мікрасхем Chipchi ў красавіку 2022 года выпусціць высокапрадукцыйныя мікрасхемы кіравання серыі E3 на базе ARM Cortex-R5F. Узровень функцыянальнай бяспекі дасягне ASIL D, тэмпературны ўзровень падтрымлівае AEC-Q100 Grade 1, частата працэсара да 800 МГц і да 6 ядраў працэсара. Гэта найвышэйшая прадукцыйнасць сярод існуючых серыйных мікракантролераў для датчыкаў транспартных сродкаў, якая запаўняе прабел на айчынным рынку высакаякасных мікракантролераў для датчыкаў транспартных сродкаў з высокім узроўнем бяспекі. Дзякуючы высокай прадукцыйнасці і надзейнасці, яны могуць выкарыстоўвацца ў BMS, ADAS, VCU, шасі by-wire, прыборах, HUD, інтэлектуальных люстэрках задняга выгляду і іншых асноўных галінах кіравання транспартнымі сродкамі. Больш за 100 кліентаў, у тым ліку GAC, Geely і г.д., прынялі E3 для распрацоўкі прадуктаў.
Прымяненне асноўных прадуктаў айчыннага кантролера
Час публікацыі: 19 ліпеня 2023 г.
