32位双触发内核MCU提升汽车燃油经济性和排放控制

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。