Микрочип и меняющаяся автомобильная реальность

Чипы опускаются

Те же полупроводниковые фабрики, которые существовали в течение многих лет, по-прежнему могут производить потребительские, автомобильные, промышленные, военные и аэрокосмические устройства, но по мере того, как автомобили становятся все более сложными, необходимость выполнять больше автомобильных функций и более интеллектуальных полупроводников означает, что потребуется больше микросхем и печатных плат. или нам нужны более интегрированные функциональные устройства, которые могут справиться с множеством поставленных перед ними задач. Эта проблема затрагивает основные автомобильные функции, поскольку появляются новые системы развлечений, навигации, безопасности и комфорта, призванные привлечь потенциальных покупателей автомобилей.

Когда чипы опущены, толчок идет вверх, и именно этим занимается Microchip Technology в наши дни. Делая упор на более интегрированное управление двигателем, синхронизацию, аналоговую функциональность и информационно-развлекательные системы, Microchip Technology позиционирует себя как лидера в автомобильной промышленности. Компания Microchip Technology сделала более надежное предложение для автопроизводителей в нескольких областях, представляющих интерес, запустив более целевые продуктовые линейки, нацеленные на потребности автомобилестроения. Это включает в себя ряд процессоров (от 8 до 32 бит), новые информационно-развлекательные устройства, новые устройства синхронизации и новые интерфейсные аналоговые устройства. Расширение автомобильной отрасли призвано побудить автопроизводителей объединить новые, более интегрированные, целевые функции в универсальный магазин для легкой интеграции и функциональности plug-and-play.

Старая школа в новую школу

В течение десятилетий автомобили работали без каких-либо полупроводниковых технологий. Системы магнитного зажигания работали без каких-либо полупроводников. Грубый поворот крышки распределителя установил синхронизацию. Карбюраторы смешивали воздух и топливо без каких-либо кислородных датчиков и форсунок, и даже регуляторы напряжения работали механически, чтобы контролировать электрическую систему автомобиля и заряжать аккумулятор. Людей тоже не так баловали. Не было электрических дверных замков, стеклоподъемников, сидений с подогревом, резервных камер или навигационных систем, а развлекательной системой служило простое AM / FM-радио.

Сегодняшние автомобили оснащены множеством современной электроники, направленной на сокращение выбросов парниковых газов и повышение топливной экономичности. Из-за сложности современных движков достижение обоих этих показателей сложно, но необходимо. Однако улучшение экономии топлива и выбросов двигателя в среднем не было значительным. Гибридные автомобили достигли лишь умеренных результатов, и если угольные электростанции заряжают электромобили, преимущества чистого воздуха (и воды) будут нулевыми.

В наши дни современная тенденция к комфорту, роскоши, развлечениям, автоматизированным системам безопасности и беспилотному вождению - продажа автомобилей. Это вызывает потребность во все более и более сложных процессорах и электронике, встроенных повсюду. Сюда входят процедуры, необходимые для базовой работы двигателя и трансмиссии, систем связи, систем безопасности, развлекательных систем и т. Д.

Больше, чем просто потребительские товары

В отличие от базовой бытовой электроники, автомобильная электроника должна выдерживать гораздо более суровые условия. Это включает более высокие и более низкие температуры, чрезмерную влажность и влажность, постоянные удары и вибрацию, возможное воздействие агрессивных химикатов и растворов, а также лучшую невосприимчивость к электростатическим разрядам, электромагнитным помехам и колебаниям мощности. В результате автомобильные электронные компоненты и микросхемы намного прочнее, чем компоненты, используемые в телевизоре в гостиной.

Подобно авиационным электронным системам, автомобильная электроника должна выдерживать условия сброса нагрузки. В то время как авиационные требования более строгие, автомобильная электроника требует защиты от обратной полярности, перенапряжения, перегрузки по току и электростатического разряда. Кроме того, автомобильная электроника нуждается в некоторых формах резервирования. Если, например, выходит из строя контроллер антиблокировочной тормозной системы, тормоза все равно должны работать. Если датчик двигателя выходит из строя, двигатель должен выполнить компенсацию и перейти в режим «хромого дома». Самопроверки и индикаторы должны предупреждать водителя, если датчик приближения или слепых зон выходит из строя. Системы обнаружения отказов и создания отчетов должны быть намного более надежными, и это подпитывает требования к более выделенным и распределенным процессорам и коммуникационным сетям.

Подобно проводным системам, используемым в современных самолетах, автомобильные сети, такие как CAN и LIN, соединяют жизненно важные и второстепенные системы. Это может позволить информационно-развлекательным системам взаимодействовать в качестве системы оповещения, чтобы указывать на отказы и потребности в обслуживании. Это также подчеркивает потребность в небольших 8-битных специализированных процессорах до 32-битных высокопроизводительных многоядерных автомобильных компьютерных микросхем реального времени. На помощь приходят Microchip Technology.

На низком уровне

Microchip Technology расширила свои предложения от простых микроконтроллеров до многоядерных интегрированных процессоров высокого класса с компонентами автомобильного уровня. Хорошо зарекомендовавшие себя 8-битные архитектуры PIC и AVR оказались прочными, надежными и достаточно гибкими, чтобы справляться со многими специализированными задачами как для чисто цифровых, так и для смешанных сигналов. Работая в диапазоне от 4 до 64 МГц, семейство поддерживает от 4 до 70 линий ввода / вывода в диапазоне от -40 ° C до + 150 ° C. Эти специализированные устройства, соответствующие спецификациям AEC-Q100, идеально подходят для более простых автономных систем, таких как управление двигателем вентилятора, управление стеклоочистителем, электрические стеклоподъемники и замки и т. Д.

Кодовое пространство до 128 Кбайт поддерживает сложные и изощренные специализированные задачи, включая связь и обработку сигналов. Объем оперативной памяти до 16 Кбайт позволяет даже 16-битным аналого-цифровым преобразователям, доступным в этих архитектурах, контролировать ток, температуру и другие линейные значения, необходимые для реализации автономных и даже резервных режимов работы. Например, такая деталь, как 8-битный PIC18F26K80-I / SO, имеет 24 линии ввода-вывода, хранилище флэш-кода, EEPROM на кристалле, 12-битные аналого-цифровые преобразователи, работу на 24 МГц и связь IIC, SPI и USART. все в 28-выводном корпусе SOIC. Кроме того, диапазон напряжения питания от 1,8 В до 5 В позволяет легко интегрировать его в электронику автомобиля.

Аналогичным образом, 16-битные компоненты, такие как dsPIC33CK32MP205T-I / M4, работают на частоте до 100 МГц и содержат блоки DSP с фиксированной и плавающей запятой, а также операционные усилители, идеально подходящие для более сложной обработки аналоговых сигналов. Кроме того, одноядерные 48-контактные детали обеспечивают большую мощность для более сложных приложений, таких как системы предотвращения столкновений, блокировки и средства управления подушками безопасности, мониторинг датчиков топлива и кислорода, например, и элементарные узлы управления двигателем и связи в постоянно растущих автомобильная сеть связи.

Эти детали также имеют возможность подключения к шине CAN для прямого подключения к автомобильным диагностическим сетям и IIC, SPI, UART и I / O. Кроме того, встроенные компараторы позволяют этим компонентам служить индикатором аварийных сигналов и предупреждений, если аналоговые уровни превышают заранее определенные пороговые значения.

Автомобильные высокопроизводительные 32-разрядные базовые процессоры Arm ® от Microchip Technology также поддерживают подключение к автомобильной сети по CAN и LIN. Обладая оперативной памятью до 384 Кбайт и частотой до 300 МГц, эти процессоры могут работать с проекционными дисплеями с высоким разрешением, дополненной реальностью, иммерсивными технологиями и связывать воедино несколько автомобильных функций. Кроме того, встроенные подключения Ethernet упрощает реализацию многочисленных Wi-Fi ® и поддержкой BLUETOOTH ® пассажирских сообщений. Скорость обработки и сложность ядра вплоть до M7 идеально подходят для оперативного обнаружения приближения и обнаружения столкновений, а также всех блокировок, необходимых для срабатывания подушки безопасности.

Больше Информационно-развлекательной

В то время как автомобильные процессоры общего назначения могут быть нацелены на информационно-развлекательные приложения, требования современной автомобильной электроники упрощают разделение функций для использования преимуществ специализированных процессоров для интерфейса пользователя и развлечений. Управление мультимедийным и тактильным интерфейсом, мультимедийные концентраторы, управление USB-портами, телематика и функции беспроводной зарядки могут быть переданы выделенным процессорам с такими же высокоскоростными архитектурами и функциями DSP, что и другие автомобильные процессоры.

И 16-, и 32-битные информационно-развлекательные процессоры разгружают критически важные функции синхронизации с менее важными функциями для предупреждений о дорожном движении, навигационных систем, обработки звука и управления, голосовых команд, функций окружающей среды кабины и многого другого. Информационно-развлекательные устройства, также обладающие функцией смешанного сигнала, могут отслеживать цифровые сигналы и данные датчиков независимо или с резервированием вместе с другими процессорами в многопроцессорной сети связи.

Это касается не только развлечений. Например, проекционный дисплей с проекцией на лобовое стекло может предупреждать водителя об опасностях, которые он может не заметить невооруженным глазом. В сочетании с навигационными системами дисплей дополненной реальности может определить, где находится дорога на заснеженной проселочной дороге. Это стало более серьезной проблемой, поскольку системы GPS позволяют водителям перемещаться по незнакомым дорогам в неблагоприятных погодных условиях.

То же самое можно сказать и о системах виртуальной реальности в автомобиле. Фары высокой интенсивности могут ослеплять. Полицейские огни остановленной машины также могут быть невыносимыми. Гарнитура VR может отфильтровать их, улучшая при этом то, что нужно видеть водителям, например указатели полосы движения или мусор на дороге.

Линейный интерфейс

Хотя многие процессоры смешанного сигнала имеют линейную функциональность, дискретные устройства по-прежнему могут быть полезны для повышения производительности системы. За счет операционных усилителей автомобильного уровня, цифровых потенциометров, цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей, а также мониторинга и регулирования мощности портфель автомобильных аналоговых устройств Microchip Technology постоянно расширяется, чтобы обеспечить логическое распределение функций процессора и обработки сигналов. Это может помочь улучшить целостность сигнала, разместив фильтры и усилители датчиков ближе к разъемам и заполнив процессоры готовыми значениями данных.

Разработчики принимают к сведению

Инженерам понравится широкая доступность оценочных плат и инструментов разработки Microchip Technology, которые позволяют быстро тестировать и оценивать технологию. Кроме того, быстрое создание прототипов и интеграция новых технологий в сочетании с примечаниями по применению, учебными пособиями и ресурсами для проектирования ускоряют вывод продукта на рынок и сокращают количество итераций при проектировании.

Заключение

Интегральные схемы, такие как поставляемые Microchip Technology, помогают инженерам-конструкторам удовлетворять спрос на современные двигатели, системы связи, безопасности и развлечения. Работа с лидером рынка, таким как Microchip Technology, означает, что инженерам-конструкторам не придется искать детали для поддержки передовых систем. Проверенные архитектуры и инженеры службы поддержки готовы развивать ваши проекты, а не сводить с ума.