32位双触发内核MCU提升汽车燃油经济性和排放控制

随着各国对汽车排放标准的逐步升级，汽车电子厂商越来越需要开发更加强大的引擎管理系统来处理复杂运算任务，并采取更加环保的技术和新一代传动系统以降低油耗，从而有效应对排放法规要求。另一方面，由于受到以摩托车，小型发动机领域为主的新兴市场刺激，未来5~6年，由变速箱，发动机和传动系统组成的动力总成系统用MCU将继信息娱乐系统之后，成为汽车电子领域另一个掘金点。

一组来自Strategy Analytics近期公布的数据显示，未来6年，与汽车动力相关的MCU市场将会从现在的120亿美元左右发展到240亿美元，市场总值翻了一番。而传统的汽油/柴油汽车MCU将会从2009年66%的市场份额下降至49%，取而代之的则是混合动力/电动车，传动器以及发动机市场份额的增加。而这其中，具有价格优势的MCU无疑能够帮助客户在激烈竞争中保持成本优势，无论是在新兴市场或是成熟市场。

日前，飞思卡尔半导体(Freescale)就宣布推出全新一代基于Power Architecture架构的32位双触发内核MCU产品MPC564xA，据称能够在恶劣环境下，提供实现引擎管理和传输控制所需的性能和精度。该公司汽车电子部市场经理杨斌表示，随着人们节能环保观念的转变以及汽车电子厂商新型需求的出现，例如更低油耗的传动系统、可以向更高性能平台扩展的可移植性等，32位动力总成MCU市场面临着新的挑战和机遇。

与常见的单触发内核相比，MPC564xA在单芯片内通过32通道增强型时间处理单元(TPU)帮助制动器实现基于时间和事件的高精度控制，如引擎喷油器或传输调压器，并且使用新的反应模块增加电流控制致动器的灵活性，进而提升高级TPU的性能。同时，MPC564xA还能够承受引擎悬置控制器和流体传输控制应用高达150°C的温度，并可在每个周期运行更多指令，相比单触发内核提高了性能并且将需要增加的功率电平降到了最低。

杨斌强调说，“高性能”、“低功耗”和“可扩展与低成本”将是MPC564xA获得市场成功的关键所在。为此，MPC564xA同时具备了浮点运算(FPU)和单指令多数据单元(SIMD)功能，系统时钟频率最高可达150MHz，内置8KB缓存，可配置为2或4路，并集成存储器管理单元(MMU)和Nexus 3+调试模块;同时，为了帮助发动机系统实现最佳燃油经济性和排放控制，MPC564xA配以4MB闪存以支持精确微调和排放控制所需的大型标定数据表，反馈模块(Reaction Module)可节省进行闭环电流控制的外部ASIC，在满足更严格的排放法规同时降低了系统成本，其爆震检测功能还支持排放控制并优化燃油经济性。此外，在可扩展性方面，MPC564xA不但向下兼容MPC563xM系列MCU的176脚QFP和208脚MAP封装，还提供从2MB至4MB的代码闪存，以及散热性能更佳的324脚PBGA封装。

以反馈通道功能为例，该功能允许客户在对ECU硬件进行最小改动的基础上升级到直喷发动机，喷油嘴驱动电流的峰值和保持值通过反馈通道来管理。杨斌进一步解释说，在变速箱(Variable Force Solenoid)中，可由反馈通道处理复杂的驱动电流控制，实现手动变速箱的自动控制。

此外，杨斌还特别介绍了MPC564xA的爆震控制系统。通常情况下，发动机系统需要优化燃烧循环，将燃油经济性提高3-5%。为了达到上述目标，系统就需要更多器件(通常需要专用爆震芯片)，并从引擎噪音中查找爆震信号(1/1000秒时间窗口)，再经由数字化信号，通过点火系统进行反馈控制，一般频率为150KHz。尽管上述过程极为复杂，但杨斌认为，MPC564xA的优势却恰恰体现于此。例如，其内置的ATD模块最高能够支持800KHz采样频率，在采样爆震信号的同时，仍有时间读取系统中的其他模拟输入;而增强型时间处理器单元(eTPU2)则可准确预测爆震窗口位置，再将模拟爆震信号数字化处理。从而使得系统不再需要专用爆震检测芯片、滤波器、外部模数转换模块和多路选通器，满足复杂性要求的同时也降低了成本。