有一種迅速崛起的電子控制器類別,它將微控制器單元(MCU)最有用的控制功能與數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的處理能力相結(jié)合。這些混合數(shù)字信號(hào)控制器(DSC)特別適用于汽車環(huán)境,包括機(jī)電系統(tǒng)和執(zhí)行器(如電機(jī))的實(shí)時(shí)控制。
MCU經(jīng)過(guò)優(yōu)化,可執(zhí)行一系列邏輯和邏輯運(yùn)算。幾乎任何來(lái)自各種來(lái)源的輸入數(shù)據(jù)組合的診斷操作。 DSP在重復(fù)的,數(shù)字密集型任務(wù)中非常有效。新興的數(shù)字DSC將MCU的控制特定功能與DSP的快速計(jì)算功能相結(jié)合,構(gòu)建了混合架構(gòu)。這創(chuàng)建了一個(gè)可編程內(nèi)核,適用于傳統(tǒng)上同時(shí)需要MCU和DSP的許多工程設(shè)計(jì)。
DSC的控制功能基于其整體指令集和核心架構(gòu)。為了在控制任務(wù)中有效,指令集必須包含諸如位操作,正交性和多尋址模式之類的元素。主要執(zhí)行與控制相關(guān)的活動(dòng)的軟件在很大程度上依賴于那些類型的指令集功能來(lái)實(shí)現(xiàn)高代碼密度并最小化總體內(nèi)存占用。核心架構(gòu)本身應(yīng)該允許大量通用寄存器文件,并且能夠有效地處理中斷。 MCU應(yīng)用程序往往會(huì)有大量的中斷,因?yàn)樗鼈兺ǔEc現(xiàn)實(shí)世界接口。
但是指令集和架構(gòu)只是這個(gè)難題的一部分。存儲(chǔ)器和外圍設(shè)備等集成元件可能會(huì)影響設(shè)備的整體控制效率及其成本。例如,包括足夠的集成,可靠,非易失性閃存,可最大限度地縮小電路板空間并降低整體系統(tǒng)成本。
雖然DSC可以提供的Mips數(shù)量很重要,但設(shè)計(jì)人員必須避免常見(jiàn)的錯(cuò)誤只在Mips。實(shí)際上,Mips功能和外設(shè)功能的組合是衡量DSC性能的指標(biāo)。功能強(qiáng)大的全功能外設(shè)可以降低DSC內(nèi)核的負(fù)載,并以更高效的方式執(zhí)行某些功能。因此,在考慮給定應(yīng)用的最佳器件時(shí),最好使用集成外設(shè)的功能來(lái)查看原始Mips功能。
設(shè)備功能同樣重要的是軟件開(kāi)發(fā)工具集和支持他們的環(huán)境。 MCU設(shè)計(jì)人員已經(jīng)開(kāi)始期待可靠,低成本的軟件開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境的可用性。在選擇DSC器件時(shí),設(shè)計(jì)人員應(yīng)該尋找那些提供低成本開(kāi)發(fā)環(huán)境且具有廣泛成本/性能選擇的器件。在許多項(xiàng)目中,多名工程師將致力于不同的工作。為每個(gè)工程師提供價(jià)格合理且靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境非常重要。出于同樣的原因,設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該尋求低成本,高度集成的軟件開(kāi)發(fā)工具集的可用性。
將MCU處理,DSP處理和強(qiáng)大的外圍設(shè)備集成到一個(gè)集成電路中的優(yōu)勢(shì)單個(gè)DSC設(shè)備與近年來(lái)推動(dòng)其他類型集成的優(yōu)勢(shì)相同:降低了整體組件成本,減少了電路板空間,減少了物流控制并提高了可靠性。軟件開(kāi)發(fā)也有很大的好處。過(guò)去,如果應(yīng)用程序需要MCU和DSP處理,則可能需要兩個(gè)設(shè)備。這兩個(gè)都有獨(dú)立的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境和指令集。使用DSC,只有一個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境和一個(gè)指令集,工程師必須處理這些環(huán)境。這簡(jiǎn)化了軟件開(kāi)發(fā)任務(wù)并降低了成本。
多家半導(dǎo)體公司在為設(shè)計(jì)人員提供集成DSC功能方面處于領(lǐng)先地位。汽車客戶正在采用這些設(shè)備實(shí)時(shí)用于需要高性能控制能力以及DSP級(jí)信號(hào)處理性能的機(jī)電系統(tǒng)。
目前,趨勢(shì)是從更傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向直接輔助電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)遷移。隨著轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從液壓控制切換到電動(dòng)控制,需要快速的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力以及微控制器功能。 “線控轉(zhuǎn)向”系統(tǒng)的主處理器必須提供處理通信協(xié)議和基本安全診斷的控制能力。處理器還必須提供信號(hào)處理能力,以處理精確操作電動(dòng)機(jī)所需的復(fù)雜算法。
今天的標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)系統(tǒng),使用液壓油,將在附近更換的期望很高全電氣系統(tǒng)的未來(lái)。雖然實(shí)現(xiàn)這一愿景仍然必須面對(duì)一些挑戰(zhàn),但與傳統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)相比,預(yù)期的優(yōu)勢(shì)在于開(kāi)發(fā)線控制動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力很強(qiáng)。
制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)-wire系統(tǒng)的范圍從更輕的重量到更精確的控制,更容易與未來(lái)先進(jìn)的車輛動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)中的其他汽車子系統(tǒng)集成。每個(gè)車輪可能都有一個(gè)帶有相關(guān)控制電路的電機(jī)控制執(zhí)行器。由于需要精確的電機(jī)控制,不同節(jié)點(diǎn)之間的通信和復(fù)雜的故障安全算法,DSC已被確定為系統(tǒng)的重要組成部分。
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