车规级MCU对硬件有何要求?MCU技术原理解析!

作者:电工吧 日期:2022-12-10 17:51:22 人气: 栏目:智能硬件

以下内容中,小编将对MCU的相关内容进行着重介绍和阐述,希望本文能帮您增进对MCU的了解,和小编一起来看看吧。

一、车规级MCU的硬性要求

不同级别的芯片都有不同的硬性要求,以保证芯片运行的稳定性。如车规级MCU的制造硬性要求远高于一般商业级、工业级的芯片,仅次于军用级芯片的标准。车规级MCU的使用寿命、稳定性以及工作耐温都有着严苛的要求。

使用寿命,汽车不属于易耗品,从落地到最终使用结束周期大多都在10年以上,因此对使用寿命有着严格的要求,车规级MCU的使用寿命要远高于汽车的使用寿命才能保证汽车行驶的安全性。

稳定性,稳定性对车规级MCU来说非常重要,汽车行驶的路况具有不确定性,车规级MCU在设计时需考虑行驶过程中会经历碰撞、抖动等情况对芯片的影响以及车辆长时间使用电路老化造成的干扰问题,提高车规级MCU的稳定性。

芯片工作耐温能力,车规级MCU一般装配在汽车内部,负责各个功能单元的控制,汽车在行驶过程中会产生大量热量,为保证行车安全,车规级MCU需具备抗高温的能力。部分地区温度环境恶劣,在冬天气温会低至零度以下,因此车规级MCU还需具备抗低温能力,避免芯片低温失效,汽车无法启动的现象发生。一般车规级MCU的耐温范围为-40℃至150℃。

据公开数据显示,2020年车规级MCU 98%的市场份额主要被国外厂商所占据,其中瑞萨占30%、恩智浦占26%、英飞凌占14%,这三家企业占据50%以上的市场份额排名前三。MCU作为汽车控制的核心器件,MCU的优劣直接影响到整车性能,下面将对市场份额前三公司的部分产品进行分析。

二、MCU技术原理

MCU同温度传感器之间通过I2C总线连接。I2C总线占用2条MCU输入输出口线,二者之间的通信完全依靠软件完成。温度传感器的地址可以通过2根地址引脚设定,这使得一根I2C总线上可以同时连接8个这样的传感器。本方案中,传感器的7位地址已经设定为1001000。MCU需要访问传感器时,先要发出一个8位的寄存器指针,然后再发出传感器的地址(7位地址,低位是WR信号)。传感器中有3个寄存器可供MCU使用,8位寄存器指针就是用来确定MCU究竟要使用哪个寄存器的。本方案中,主程序会不断更新传感器的配置寄存器,这会使传感器工作于单步模式,每更新一次就会测量一次温度。

要读取传感器测量值寄存器的内容,MCU必须首先发送传感器地址和寄存器指针。MCU发出一个启动信号,接着发出传感器地址,然后将RD/WR管脚设为高电平,就可以读取测量值寄存器。

为了读出传感器测量值寄存器中的16位数据,MCU必须与传感器进行两次8位数据通信。当传感器上电工作时,默认的测量精度为9位,分辨力为0.5 C/LSB(量程为-128.5 C至128.5 C)。本方案采用默认测量精度,根据需要,可以重新设置传感器,将测量精度提高到12位。如果只要求作一般的温度指示,比如自动调温器,那么分辨力达到1 C就可以满足要求了。这种情况下,传感器的低8位数据可以忽略,只用高8位数据就可以达到分辨力1 C的设计要求。由于读取寄存器时是按先高8位后低8位的顺序,所以低8位数据既可以读,也可以不读。只读取高8位数据的好处有二,第一是可以缩短MCU和传感器的工作时间,降低功耗;第二是不影响分辨力指标。

MCU读取传感器的测量值后,接下来就要进行换算并将结果显示在LCD上。整个处理过程包括:判断显示结果的正负号,进行二进制码到BCD码的转换,将数据传到LCD的相关寄存器中。

数据处理完毕并显示结果之后,MCU会向传感器发出一个单步指令。单步指令会让传感器启动一次温度测试,然后自动进入等待模式,直到模数转换完毕。MCU发出单步指令后,就进入LPM3模式,这时MCU系统时钟继续工作,产生定时中断唤醒CPU。定时的长短可以通过编程调整,以便适应具体应用的需要。

最后,小编诚心感谢大家的阅读。你们的每一次阅读,对小编来说都是莫大的鼓励和鼓舞。希望大家对MCU已经具备了初步的认识,最后的最后,祝大家有个精彩的一天。

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