De moderne auto's worden geleverd met meerdere ECU's die zijn aangesloten op de CAN-bus - het interne computernetwerk van de auto. ECU's besturen bijna elk onderdeel van een auto, zoals een motor, remmen, transmissie en airbags, terwijl ze deze onderdelen automatiseren en de efficiëntie verhogen.
ECU's bestaan uit een of meer microcontroller-CPU's die gespecialiseerde chips zijn die zich gemakkelijk aanpassen in een ruige operationele omgeving, hoge temperaturen en zwaartekracht.
1. SPC5 32-bits Automotive MCU
STMicroelectronics produceert een reeks 32-bits microcontrollers (MCU's) voor ECU-toepassingen in de automobielsector. Deze chips worden geleverd met ingebouwd flash-geheugen dat varieert van 128 KB tot maximaal 10 MB.
De SPC5-familie van ECU-chips biedt ook verschillende verwerkingsmogelijkheden, afhankelijk van de automobieltoepassingen, zoals algemeen gebruik, veilig en verbonden, en hoge prestaties. U vindt CPU-kloksnelheden zo laag als 48 MHz en tot 200 MHz.
Daarom kan de autofabrikant, afhankelijk van de lengte of het aantal programmeercodes, verschillende chips voor de ECU's kiezen.
SPC5 MCU's worden geleverd met maximaal drie verwerkingskernen. U vindt deze meestal in ECU's die de motor en het chassis aansturen, plus geavanceerde rijhulpsystemen (ADAS), chauffeursveiligheid en ramen en deuren.
De chip en zijn geheugenmodule zijn bestand tegen temperaturen tot 165 °C en werken zelfs bij -40 °C prima. Omdat dit CPU's van automobielkwaliteit zijn, kunnen ze ook zware schokken doorstaan.
Verwant: Pc-bedrijfstemperaturen: hoe heet is te heet?
ECU's gemaakt van deze microcontrollers ondersteunen een breed scala aan dataconnectiviteitsopties zoals Ethernet, Local Interconnect Network (LIN), FlexRay, DSPI en CAN-FD.
2. MIPS32- en MIPS64-architectuur
MIPS-microcontrollers worden geleverd met de RISC-instructiesetarchitectuur. Je vindt ze vooral in elektronische apparaten zoals geavanceerde netwerkmodules, kleine microcontrollers, gameconsoles, kantoorautomatiseringsproducten en settopboxen.
MIPS Technologies produceert MIPS 32-bit en MIPS 64-bit MCU's voor auto-ECU's. Deze CPU's zijn code-efficiënt, hebben minder stroom nodig en zijn goedkoop. Sommige MIPS 64-bit MCU's zijn ideaal voor high-end automotive-toepassingen, omdat de laatste hogere verwerkingscapaciteiten en grafische weergave nodig hebben.
Verwant: Geïntegreerd versus Speciale grafische kaart: dingen die u moet weten
Autofabrikanten gebruiken meestal de MIPS 32-bit microcontrollers om de elektronische besturing in de auto te automatiseren.
Zo werken elektronische deuren, motorkappen, ruitenwissers, automatische ramen, enz. op MIPS32 op architectuur gebaseerde CPU's. Sommige elektronische chassis- en aandrijflijnsystemen bevatten ook de MIPS 32-bit MCU.
Integendeel, geavanceerde systemen zoals het infotainmentsysteem, ADAS en autonoom rijden vereisen hardwareversnelling en objectherkenning.
De ECU heeft dus meer rekenkracht nodig om de juiste beslissing te nemen in een omgeving met hoge snelheid. MIPS 64-bit MCU's zijn ideaal voor dergelijke toepassingen.
3. 16-bits MCU's voor motor-ECU's
Microchip Technologie Inc. produceert ook verschillende microcontrollers en microprocessors voor ECU-toepassingen in auto's, en de 16-bits MCU's zijn voornamelijk beschikbaar in de elektronische regeleenheden van de aandrijflijn.
Ze zijn compatibel met CAN-FD-, CAN-, USB-, LIN- en SENT-datacommunicatieprotocollen.
De 16-bits MCU is in wezen een microcomputer met verschillende randapparatuur voor motorbesturing, digitale stroomconversie, precisiesnelheid en koppelregeling. Het bestaat ook uit Digital Signal Controllers (DSC's) om de MCU te helpen met extra motorbesturing.
Verschillende soorten auto's, zoals elektrische auto's, auto's met een interne verbrandingsmotor of hybride-elektrische voertuigen, gebruiken verschillende ECU's op basis van de 16-bits MCU's en DSC's.
De microcontroller van deze ECU's wordt geleverd met AEC Q100 Grade 0-certificering, wat aangeeft dat de CPU en de geheugenmodule zeer stabiel zijn binnen het temperatuurbereik van -40 °C tot 150 °C.
Het microcomputersysteem is bestand tegen zware omstandigheden zoals plotselinge schokken, snelle mobiliteit, olie- en vetafzetting.
De 16-bits MCU kan algoritmen uitvoeren voor het besturen van de motoren, actuatoren, wastegates van de turbocompressor, EGR-kleppen en olie-/waterpompen.
4. 8-bit MCU's
8-bit MCU's zijn ideaal voor ECU's die kleine programmacodes moeten uitvoeren. PIC en AVR MCU's zijn merken van Microchip Technology Inc., en je zult ze zien in verschillende auto-ECU's die analoge sensoren, digitale sensoren en capacitieve aanraakfunctionaliteiten aansturen.
Tegenwoordig worden moderne auto's geleverd met LED-verlichtingssystemen voor energie-efficiëntie. U vindt een of twee ECU's die deze LED-arrays besturen, en de meeste van deze ECU's zijn gebaseerd op de 8-bits microcontroller-eenheden.
De 8-bits MCU's verbruiken weinig stroom omdat ze bestaan uit kernonafhankelijke randapparatuur of CIP's. Sommige ECU-functies vereisen mogelijk niet altijd constant processorgebruik. Hier spelen CIP's een cruciale rol.
Deze microcomputers worden ook geleverd met intelligente analoge randapparatuur, zodat de ECU analoge sensoren kan aansturen via een analoog-naar-digitaal signaalvertaling.
Voor aanraakgevoelige functionaliteiten in de auto bevatten deze chips ook een perifere aanraakcontroller die helpt bij het herkennen en meten van capacitieve aanraking.
5. S32K Automotive MCU's
S32K-microcontrollers zijn van NXP Semiconductors N.V., en deze zijn ontworpen op de RISC-architectuur van de Arm Cortex-M-serie. De ECU's op basis van dergelijke MCU's bieden geavanceerde software-, veiligheids- en beveiligingsfuncties voor slimme auto's.
Deze MCU's voldoen aan de ASIL B/D-certificeringen en zijn daarom geschikt voor verschillende auto-ECU's die de carrosserie, de elektrische unit en zoneregelingen zullen aansturen.
De meeste S32K MCU's voldoen ook aan de AEC-Q100 Grade 0, Grade 1 en Grade 2 certificeringen, zodat de autofabrikanten de processors kunnen gebruiken in een ruige omgeving met blootstelling aan hoge temperaturen.
S32K MCU's worden geleverd in variabele verwerkingskernen zoals dual-core, single-core en lockstep-core. De capaciteit van het flashgeheugen en het aantal pinnen is afhankelijk van de verwerkingskern.
Gewoonlijk variëren deze microcontrollers van 128 kB tot 8 MB in flashgeheugen voor programmaopslag, terwijl ze twee soorten pinconfiguraties bieden: 32 tot 176 pins en 48 tot 289 pins.
6. 32-bits AURIX TriCore-microcontroller
Infineon Technologies AG produceert een ingebed systeem voor voertuig-ECU's dat bestaat uit een microcontroller, een RISC-processorkern en een DSP in één microcontrollereenheid. Deze MCU's zijn populair als 32-bits AURIX TriCore-microcontrollers.
U vindt deze vaak in ECU's die de verbrandingsmotor, transmissieregeleenheden en elektrische stuurbekrachtigingssystemen aansturen.
Afgezien van de motor en transmissie, zijn 32-bits AURIX TriCore MCU-gebaseerde ECU's ideaal voor ADAS, autonoom rijden, rijveiligheidsbeheer en automatisering van connected services in de auto.
Deze CPU's zijn beschikbaar binnen een verwerkingssnelheidsbereik van 133 MHz tot 300 MHz. De MCU's bieden een flashgeheugen van minimaal 0,5 MB tot maximaal 16 MB.
Vergeleken met andere bovengenoemde MCU's zijn deze krachtiger vanwege een speciale SRAM. Wat betreft dataconnectiviteit zijn de microcomputers compatibel met CAN-, LIN-, FlexRay- en SPI-protocollen.
Kleine ECU-chips met complexe functies
Nu u een paar ECU-microcontrollers kent, denkt u misschien dat deze chips minder krachtig zijn dan de CPU van een thuiscomputer. Dat klopt, want ze moeten een paar vooraf gedefinieerde codes uitvoeren, en in de meeste gevallen zijn deze codes niet meer dan één megabyte groot.
U vindt echter altijd meer dan één ECU met verschillende programmacodes voor de hele auto. Als u meer weet over de ECU van uw auto, kunt u het voertuig op de juiste manier verzorgen en uw hersencellen voeden als u een autoliefhebber bent.
YouTube staat vol met uitstekende en informatieve autokanalen. Dit zijn de beste YouTube-kanalen voor autogekken.
Lees volgende
- Technologie uitgelegd
- CPU
- Verwerken
Tamal is een freelance schrijver bij MakeUseOf. Na het opdoen van substantiële ervaring in technologie, financiën en business processen in zijn vorige baan bij een IT-adviesbureau, nam hij 3 jaar geleden het schrijven als een voltijds beroep over. Hoewel hij niet schrijft over productiviteit en het laatste technische nieuws, speelt hij graag Splinter Cell en bingewatcht hij Netflix/ Prime Video.
Abonneer op onze nieuwsbrief
Word lid van onze nieuwsbrief voor technische tips, recensies, gratis e-boeken en exclusieve deals!
Klik hier om je te abonneren