Tradiciniam kuru varomam automobiliui reikia apie 500–600 lustų, o maždaug 1000 lengvųjų mišriųjų automobilių, įkraunamų hibridų ir grynai elektrinių transporto priemonių – mažiausiai 2000 lustų.
Tai reiškia, kad sparčiai tobulėjant išmaniosioms elektrinėms transporto priemonėms, ne tik toliau auga pažangių procesų lustų paklausa, bet ir toliau augs tradicinių lustų paklausa. Tai yra mikrovaldiklis (MCU). Be dviračių skaičiaus augimo, domeno valdiklis taip pat sukuria naują didelio saugumo, didelio patikimumo ir didelės skaičiavimo galios MCU paklausą.
MCU, mikrovaldiklio blokas, dar žinomas kaip vieno lusto mikrokompiuteris / mikrovaldiklis / vieno lusto mikrokompiuteris, integruoja procesoriaus, atminties ir periferinių įrenginių funkcijas viename luste, sudarydamas lusto lygio kompiuterį su valdymo funkcija. Jis daugiausia naudojamas signalui apdoroti ir valdyti. Tai yra išmaniosios valdymo sistemos pagrindas.
Mikrovaldikliai ir automobilių elektronika, pramonė, kompiuteriai ir tinklai, plataus vartojimo elektronika, buitinė technika ir daiktų internetas yra glaudžiai susiję su mūsų gyvenimu. Automobilių elektronika yra didžiausia automobilių elektronikos rinka, o automobilių elektronikai sudaro 33 % pasaulinės rinkos.
Mikrokontrolerio struktūra
Mikrovaldiklį daugiausia sudaro centrinis procesorius (CPU), atmintis (ROM ir RAM), įvesties ir išvesties sąsaja, nuoseklusis prievadas, skaitiklis ir kt.
CPUCentrinis procesorius: Centrinis procesorius yra pagrindinis MCU komponentas. Komponentai gali atlikti duomenų aritmetines logines operacijas, bitų kintamųjų apdorojimą ir duomenų perdavimo operacijas. Valdymo dalys koordinuoja darbą pagal tam tikrą laiką nuosekliai, kad analizuotų ir vykdytų instrukcijas.
ROMTik skaitymui skirta atmintis yra programų atmintis, naudojama gamintojų parašytoms programoms saugoti. Informacija nuskaitoma neardomuoju būdu. Esmė
RAM (RAM)Operacinė atmintis (RAM) – tai duomenų atmintis, kuri tiesiogiai keičiasi duomenimis su procesoriumi, ir duomenys nebegali būti išsaugoti nutrūkus maitinimui. Programą galima rašyti ir skaityti bet kuriuo metu veikiant, ji paprastai naudojama kaip laikina duomenų saugojimo laikmena operacinėms sistemoms ar kitoms veikiančioms programoms.
CPU ir MCU ryšys:
CPU yra operacinio valdymo pagrindas. Be CPU, MCU taip pat turi ROM arba RAM – lustų lygio lustą. Įprasti yra SOC (System On Chip) – sistemos lygio lustai, kurie gali saugoti ir vykdyti sistemos lygio kodą, vykdyti QNX, Linux ir kitas operacines sistemas, įskaitant kelis procesorių blokus (CPU + GPU + DSP + NPU + saugykla + sąsajos blokas).
MCU skaitmenys
Šis skaičius nurodo kiekvieno duomenis apdorojančio mikrokontrolerio plotį. Kuo didesnis skaitmenų skaičius, tuo didesnis mikrokontrolerio duomenų apdorojimo pajėgumas. Šiuo metu svarbiausi yra 8, 16 ir 32 skaitmenys, iš kurių 32 bitai sudaro didžiausią dalį ir sparčiai auga.
Automobilių elektronikos srityje 8 bitų MCU kaina yra maža ir lengvai sukuriama. Šiuo metu jis dažniausiai naudojamas gana paprastam valdymui, pavyzdžiui, apšvietimui, lietaus vandeniui, langams, sėdynėms ir durims. Tačiau sudėtingesniems aspektams, pavyzdžiui, prietaisų ekranams, transporto priemonės pramogų informacinėms sistemoms, galios valdymo sistemoms, važiuoklei, vairavimo pagalbos sistemoms ir kt., daugiausia 32 bitų, ir automobilių elektrifikavimo, intelekto ir tinklų iteracijos evoliucijai, MCU skaičiavimo galios reikalavimai taip pat didėja.
MCU automobilio autentifikavimas
Prieš mikrokontrolerių tiekėjui patenkant į originalios įrangos gamintojų (OEM) tiekimo grandinės sistemą, paprastai būtina atlikti tris pagrindinius sertifikavimo procesus: projektavimo etape turi būti laikomasi funkcinio saugumo standarto ISO 26262, srauto ir pakavimo etape – AEC-Q001–004 ir IATF16949 standartų, o sertifikavimo bandymų etape – AEC-Q100/Q104 standartų.
Iš jų ISO 26262 apibrėžia keturis ASIL saugumo lygius: nuo žemo iki aukšto, A, B, C ir D; AEC-Q100 yra padalintas į keturis patikimumo lygius: nuo žemo iki aukšto, atitinkamai 3, 2, 1 ir 0, 3, 2, 1 ir 0. Esmė: AEC-Q100 serijos sertifikavimas paprastai trunka 1–2 metus, o ISO 26262 sertifikavimas yra sudėtingesnis, o ciklas ilgesnis.
MCU taikymas išmaniųjų elektromobilių pramonėje
Mikrovaldiklių (MCU) pritaikymas automobilių pramonėje yra labai platus. Pavyzdžiui, priekinis stalas naudojamas kėbulo prieduose, elektros sistemose, važiuoklėse, transporto priemonių informacijos ir pramogų sistemose bei išmaniojo vairavimo sistemose. Prasidėjus išmaniųjų elektrinių transporto priemonių erai, žmonių MCU produktų paklausa dar labiau išaugs.
Elektrifikacija:
1. Baterijų valdymo sistema BMSBMS turi valdyti įkrovimą ir iškrovimą, temperatūrą ir akumuliatoriaus balansavimą. Pagrindinei valdymo plokštei reikalingas MCU, o kiekvienai pavaldinei valdymo pultui taip pat reikalingas po vieną MCU;
2.Transporto priemonės valdiklis VCUElektromobilių energijos valdymui reikia padidinti transporto priemonės valdiklį, o tuo pačiu metu jame įrengti 32 bitų aukščiausios klasės MCU, kurie skiriasi nuo kiekvienos gamyklos planų;
3.Variklio valdiklis / pavarų dėžės valdiklis: standartinis pakeitimas, elektromobilio inverterio valdymo MCU alternatyvios alyvos transporto priemonės variklio valdiklis. Dėl didelio variklio greičio reduktorių reikia sulėtinti. Pavarų dėžės valdiklis.
Intelektas:
1. Šiuo metu vidaus automobilių rinka vis dar yra L2 didelės spartos skverbties etape. Atsižvelgiant į išsamius sąnaudų ir našumo aspektus, originalios įrangos gamintojai (OEM) didina ADAS funkciją, vis dar taiko paskirstytą architektūrą. Padidėjus apkrovos greičiui, atitinkamai didėja ir jutiklių informacijos apdorojimo MCU.
2. Dėl didėjančio kabinos funkcijų skaičiaus, vis svarbesnis tampa naujų, didesnės energijos lustų vaidmuo, o atitinkamas MCU statusas sumažėjo.
Amatas
Pats mikrokontroleris turi prioritetinius skaičiavimo galios reikalavimus ir neturi didelių reikalavimų pažangiems procesams. Tuo pačiu metu pati įmontuota atmintis taip pat riboja mikrokontrolerio proceso tobulinimą. Mikrokontrolerio gaminiuose naudojamas 28 nm procesas. Transporto priemonių reglamentų specifikacijos daugiausia yra 8 colių plokštelės. Kai kurie gamintojai, ypač IDM, pradėjo perkelti į 12 colių platformą.
Dabartiniai 28 nm ir 40 nm procesai yra pagrindinė rinkos dalis.
Tipinės įmonės šalyje ir užsienyje
Palyginti su vartojimo ir pramoninės klasės MCU, automobilių lygio MCU keliami aukštesni reikalavimai eksploatavimo aplinkai, patikimumui ir tiekimo ciklui. Be to, į juos sunku patekti, todėl MCU rinkos struktūra apskritai yra gana koncentruota. 2021 m. penkios didžiausios pasaulyje MCU bendrovės sudarė 82 %.
Šiuo metu mano šalies automobilių lygio MCU vis dar yra įvadiniame laikotarpyje, o tiekimo grandinė turi didelį potencialą sausumos ir vidaus alternatyvoms.
Įrašo laikas: 2023 m. liepos 8 d.
