汽車電動(dòng)尾門控制系統(tǒng)的MCU性能需求與應(yīng)用案例

發(fā)布時(shí)間：2024-10-17 閱讀量：1851 來源: 我愛方案網(wǎng) 作者: bebop

汽車電子對(duì)MCU控制芯片的主要訴求為更好的穩(wěn)定性、可靠性、安全性、實(shí)時(shí)性等技術(shù)特性要求，以及更高的計(jì)算性能和存儲(chǔ)容量，更低的功耗指標(biāo)要求。車身域控制器從分散化的功能部署，逐漸過渡到集成所有車身電子的基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)、鑰匙功能、車燈、車門、車窗等的大控制器，車身域控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合了燈光、雨刮洗滌、中控門鎖、車窗等控制，PEPS智能鑰匙、電源管理等，以及網(wǎng)關(guān)CAN、可擴(kuò)展CANFD和FLEXRAY、LIN網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)等接口和模塊等多方面的開發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù)。

控制器模塊是汽車電動(dòng)尾門系統(tǒng)的中心控制臺(tái)，主要是以高效能的處理器（一般為MCU）為核心，由驅(qū)動(dòng)模塊、信息收集模塊、通訊模塊等部分組成。電動(dòng)尾門的電子控制單元通過控制器局域網(wǎng)與整車的BCM通信，并采用優(yōu)化的電源管理和電路保護(hù)框架。它具有高載流、抗干擾、故障檢測(cè)、低功耗等特點(diǎn)，能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)和控制電動(dòng)尾門系統(tǒng)的各種功能。

本文中快包分析師介紹了汽車電動(dòng)尾門系統(tǒng)對(duì)MCU性能需求，同時(shí)也推薦3種不同的汽車電動(dòng)尾門主控方案供工程師朋友們參考。

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汽車電動(dòng)尾門系統(tǒng)MCU性能要求

車身域控制類MCU芯片主要參考指標(biāo)如下：

· 性能：ARM Cortex-M4F @144MHz，180DMIPS，內(nèi)置8KB指令Cache緩存，支持Flash加速單元執(zhí)行程序0等待。

· 大容量加密存儲(chǔ)器：高達(dá)512K Bytes eFlash，支持加密存儲(chǔ)、分區(qū)管理及數(shù)據(jù)保護(hù)，支持ECC校驗(yàn)，10萬(wàn)次擦寫次數(shù)，10年數(shù)據(jù)保持；144K Bytes SRAM，支持硬件奇偶校驗(yàn)。

· 集成豐富的通信接口：支持多路GPIO、USART、UART、SPI、QSPI、I2C、SDIO、USB2.0、CAN 2.0B、EMAC、DVP等接口。

· 集成高性能模擬器件：支持12bit 5Msps高速ADC、軌到軌獨(dú)立運(yùn)算放大器、高速模擬比較器、12bit 1Msps DAC；支持外部輸入獨(dú)立參考電壓源，多通道電容式觸摸按鍵；高速DMA控制器。

· 支持內(nèi)部RC或外部晶體時(shí)鐘輸入、高可靠性復(fù)位。

· 內(nèi)置可校準(zhǔn)的RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘，支持閏年萬(wàn)年歷，鬧鐘事件，周期性喚醒。

· 支持高精度定時(shí)計(jì)數(shù)器。

· 支持時(shí)鐘失效監(jiān)測(cè)，防拆監(jiān)測(cè)。

· 具有96位UID及128位UCID。

· 高可靠工作環(huán)境：1.8V～3.6V/-40℃～105℃。

應(yīng)用方案

方案一：基于小華HC32F460的汽車電動(dòng)尾門主控方案

使用帶霍爾傳感器的雙電動(dòng)撐桿，主控MCU采集其正交編碼信號(hào)和電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)或手動(dòng)開關(guān)尾門。在電動(dòng)開關(guān)門模式下，主控MCU實(shí)時(shí)采集電流信號(hào)和霍爾傳感器信號(hào)，使用防夾算法對(duì)電動(dòng)尾門的開關(guān)動(dòng)作提供安全保護(hù)：在電動(dòng)關(guān)門時(shí)受到異常阻擋自動(dòng)打開，在電動(dòng)開門時(shí)受到異常阻擋自動(dòng)停止。

系統(tǒng)框圖

方案特點(diǎn)

（1）主控芯片：HC32F460

（2）硬件接口：CAN、PWM輸出、AB相輸入、電流ADC輸入、GPIO

（3）功能特點(diǎn)：支持電動(dòng)開關(guān)門或手動(dòng)開關(guān)門；在不同負(fù)載、不同電壓下保持電動(dòng)開關(guān)門基本一致；電動(dòng)開關(guān)門過程中使用防夾算法提供安全保護(hù)

方案二：基于旗芯微FC4150汽車電動(dòng)尾門主控方案

該方案以FC4150為主控MCU，F(xiàn)C4150是基于Corex-M4F內(nèi)核的高性能車規(guī)級(jí)MCU，內(nèi)置DSP指令集和浮點(diǎn)運(yùn)算單元（FPU）及8KB指令Cache，支持ASIL-B功能安全等級(jí)，內(nèi)置HSM硬件加密引擎。工作頻率高達(dá)150 MHz，并提供高達(dá)2 MB的flash、256 KB的D flash、以及高達(dá)256 KB的帶ECC的SRAM，提供豐富的外設(shè)及通訊接口，內(nèi)置支持IEEE1588和AVB的10/100Mbps以太網(wǎng)接口、6個(gè)FlexCAN模塊其中部分支持CAN-FD和PNET。產(chǎn)品通過AEC-Q100 Grade 1等級(jí)認(rèn)證。

系統(tǒng)框圖

獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

采用先進(jìn)的40nm汽車等級(jí)芯片制程；集成度高，高主頻，產(chǎn)品外設(shè)豐富；產(chǎn)品設(shè)計(jì)注重汽車環(huán)境的穩(wěn)健性，支持ASIL-B功能安全等級(jí)。

應(yīng)用場(chǎng)景

FC4150適用于汽車的BCM、BCM+、照明、電機(jī)控制、HVAC、TMPS和T-BOX等應(yīng)用。

方案三：基于極海APM32A103 汽車電動(dòng)尾門控制器應(yīng)用方案

該方案以APM32A103為主控芯片，主流型APM32A103系列車規(guī)級(jí)MCU，Arm? Cortex?-M3內(nèi)核，兼具高可靠性與低功耗，集成FPU浮點(diǎn)運(yùn)算單元與CRC單元，內(nèi)置EMMC控制器，接口功能豐富，配置模式靈活，支持多樣化的車用場(chǎng)景，全面優(yōu)化汽車電子應(yīng)用設(shè)計(jì)。可廣泛應(yīng)用于HUD、前流水燈、盲區(qū)監(jiān)測(cè)、車載中控、智能座艙、電動(dòng)尾門、故障診斷儀、燃油防盜報(bào)警器等領(lǐng)域。除了APM32A103系列，極海半導(dǎo)體的APM32A091系列和APM32F103RCT7也可用于汽車電動(dòng)尾門。

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