先進(jìn)動(dòng)力總成控制的挑戰(zhàn)與解決方案       來(lái)源：www.www.yuanweisao.com

 每一代新一代動(dòng)力總成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員都面臨著更高復(fù)雜性和更高計(jì)算性能的挑戰(zhàn)。在全球法規(guī)的推動(dòng)下，性能要求包括增加吞吐量，內(nèi)存，外設(shè)和高級(jí)封裝功能。越來(lái)越嚴(yán)格的排放法規(guī)，以及前所未有的燃油效率目標(biāo)，需要復(fù)雜的系統(tǒng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越傳統(tǒng)火花點(diǎn)火（SI）發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱控制。混合動(dòng)力電動(dòng)車輛和插入式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛與電動(dòng)機(jī)，電池和系統(tǒng)管理電子設(shè)備的增加決定了偏離傳統(tǒng)改進(jìn)趨勢(shì)的控制技術(shù)。
作為汽車動(dòng)力總成微控制器（MCU）的領(lǐng)先供應(yīng)商，飛思卡爾半導(dǎo)體解決了這些挑戰(zhàn)，因?yàn)樗龠M(jìn)了汽車行業(yè)在電子控制方面的開創(chuàng)性努力。本白皮書將提供需要高級(jí)控制體系結(jié)構(gòu)和多核解決方案的背景，以滿足當(dāng)前和未來(lái)的動(dòng)力總成需求。

全球法規(guī)影響動(dòng)力總成

根據(jù)國(guó)際能源署（IEA）的報(bào)告“運(yùn)輸能源效率”，交通運(yùn)輸占全球二氧化碳排放量的23％。基于全球的擔(dān)憂，各地政府都采取措施減少二氧化碳和其他排放物，提高車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。（減少燃料消耗直接導(dǎo)致更低的二氧化碳排放量。）

圖1：全球CAFE法規(guī)各不相同，但都需要對(duì)當(dāng)今船隊(duì)的系統(tǒng)進(jìn)行重大改變。

在美國(guó)，最近的立法要求汽車制造商在2025年之前達(dá)到每加侖54.5英里的企業(yè)平均燃料經(jīng)濟(jì)（CAFE）目標(biāo)。從今天乘用車的平均27.8英里/加侖的減少要求平均增加5％的汽車燃料經(jīng)濟(jì)性到2021年每年輕型卡車將達(dá)到3.5％，之后所有車輛將增長(zhǎng)5％。歐盟（EU）在油耗方面已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于美國(guó)，計(jì)劃在2020年前實(shí)現(xiàn)65英里的平均車隊(duì)平均水平。
圖1顯示了歐盟法規(guī)的逐步實(shí)施，即到2012年將每輛汽車的排放限制在120克/公里的二氧化碳排放量的65％，并在2015年將要求提高到100％。違規(guī)可能導(dǎo)致歐盟罰款每售出一輛汽車，每克二氧化碳的價(jià)格高達(dá)95歐元。內(nèi)燃機(jī)的改進(jìn)以及電氣化都需要符合標(biāo)準(zhǔn)。
歐洲在這一領(lǐng)域的法規(guī)領(lǐng)先，但其他地區(qū)，包括美國(guó)和日本，都有自己的挑戰(zhàn)性要求。在美國(guó)，滿足2016年目標(biāo)（見圖1）的變化將需要最大的改進(jìn)。即使到2016年達(dá)到這個(gè)水平，這個(gè)價(jià)值也會(huì)與歐洲五年前的情況相匹配。這個(gè)改進(jìn)的機(jī)會(huì)需要更高的動(dòng)力總成控制性能。
雖然減少二氧化碳的一些改進(jìn)可以通過(guò)減輕重量，滾動(dòng)阻力和改善空氣動(dòng)力特性來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是動(dòng)力總成已經(jīng)被確定為可以提供最大改進(jìn)的系統(tǒng)，具有10％的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗減少和10至15g的二氧化碳減少。在這種情況下，增加MCU額外性能的支出，例如將DMIPS從200（生產(chǎn)車輛的高端功能）提高到600或800，可以避免每輛車95歐元的附加費(fèi)用。因此，績(jī)效會(huì)直接影響成本或避免懲罰。
為了滿足這些全球性的政府要求，汽車制造商必須大幅度更新現(xiàn)有的軟件和硬件，但卻受到限制，包括運(yùn)行新算法的內(nèi)存和吞吐量以及任何新控制的成本影響。這些限制的解決方案是采用業(yè)界最流行的動(dòng)力總成架構(gòu)構(gòu)建的雙核MCU。

如表1所示，基于PowerArchitecture?技術(shù)的雙核Qorivva MPC5676R MCU在眾多影響動(dòng)力總成控制的領(lǐng)域提供了重大改進(jìn)。旨在提供系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員所要求的改進(jìn)，下一代控制系統(tǒng)的復(fù)雜性日益增加，從現(xiàn)在的系統(tǒng)中可以直接獲得一些令人興奮的可能性。
MPC5676R是第一款用于動(dòng)力總成應(yīng)用的雙核Power Architecture器件，與其單核前代產(chǎn)品MPC5674F幾乎無(wú)縫兼容。同時(shí)，它還引入了一套強(qiáng)大的新型雙核心功能，以應(yīng)對(duì)虛擬感知和啟發(fā)式控制算法等新型計(jì)算密集型軟件的挑戰(zhàn)。這些功能使開發(fā)人員無(wú)需使用許多外部組件，與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，可將系統(tǒng)成本降低近30％，并使先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。
可以通過(guò)實(shí)例和概念來(lái)看待功能的增加，也可以使用以前難以或不可能的新型雙核MCU實(shí)現(xiàn)的功能。

內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力總成控制

除了解決當(dāng)今柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)雜要求（包括輸送多個(gè)燃料脈沖以消除不希望的噪音并減少排放物中的微粒）之外，先進(jìn)的雙核MCU還可以改善火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)控制。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，共軌噴油系統(tǒng)中的精確燃油控制需要復(fù)雜的計(jì)算來(lái)確定噴油正時(shí)，風(fēng)量和壓力，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度等等。一些相同的技術(shù)正在為SI發(fā)動(dòng)機(jī)添加或修改。

汽油直接噴射

盡管處理某些高級(jí)控制要求的方法已經(jīng)存在多年，但是由于性能的限制，在一個(gè)MCU中處理這些方法的組合要么是非常困難的，要么是不可能的。例如，汽油直噴已經(jīng)在歐洲進(jìn)行了很多年，在美國(guó)也越來(lái)越多
燃油經(jīng)濟(jì)性和馬力提高10-15％，碳?xì)渑欧帕繙p少25％，預(yù)計(jì)直噴將在動(dòng)力總成應(yīng)用中迅速擴(kuò)大，從2010年的20％左右上升到2017年的近40％策略分析。替換更寬容但更省油的端口注入需要處理能力提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。MCU不必將一個(gè)脈沖打開或關(guān)閉一段時(shí)間，而是將其置于一個(gè)位置，MCU必須處理一個(gè)復(fù)雜的峰值并保持波形，并采用檢測(cè)閥門運(yùn)動(dòng)的方法。該過(guò)程涉及精確的電流測(cè)量和顯著的高速切換，以開發(fā)電流曲線。每個(gè)循環(huán)可能有多個(gè)注射。結(jié)果是，
雙核MCU內(nèi)部具有45K專用RAM的三個(gè)96通道增強(qiáng)型定時(shí)單元旨在輕松靈活地處理復(fù)雜的引擎定時(shí)事件。機(jī)械齒輪齒通常可以達(dá)到六度的精度，但是為了最佳地控制燃料噴霧和火花，需要0.1度精度。由于輸入數(shù)據(jù)不如所需的輸出精確，所以MCU必須預(yù)測(cè)何時(shí)需要火花。
如圖3所示，MCU的三個(gè)第二代增強(qiáng)型時(shí)間處理器單元（eTPU2）中的一個(gè)可用于預(yù)測(cè)直接注入所需的精確時(shí)間并補(bǔ)償機(jī)械限制。eTPU2測(cè)量最后兩顆牙齒之間的時(shí)間，并進(jìn)行角度 - 時(shí)間轉(zhuǎn)換，這是芯片的虛擬感應(yīng)功能之一。要實(shí)現(xiàn)每缸大約36,000轉(zhuǎn)/秒，需要顯著的性能。雙核處理器通過(guò)更嚴(yán)格的控制提供了這種能力來(lái)提高燃油經(jīng)濟(jì)性。

圖2：MPC5676R框圖顯示了雙核和附加外設(shè)。

啟停系統(tǒng)

在怠速時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的啟停（或停車啟動(dòng)）或怠速停止系統(tǒng)，當(dāng)駕駛員踩下加速踏板時(shí)可自動(dòng)重啟，可提高燃油經(jīng)濟(jì)性4至10％，甚至高達(dá)25％ 。
直接注入，這些系統(tǒng)也將經(jīng)歷強(qiáng)勁的增長(zhǎng)，并有助于實(shí)現(xiàn)排放法規(guī)遵從。最初在歐洲已經(jīng)被廣泛使用的地方，預(yù)計(jì)啟停系統(tǒng)在所有地區(qū)都將有顯著的增長(zhǎng)率，一些專家預(yù)測(cè)在未來(lái)的四到五年內(nèi)，北美的實(shí)施率將高達(dá)35％。
起停系統(tǒng)增加了控制電子設(shè)備的負(fù)擔(dān)。為了使這些系統(tǒng)盡可能無(wú)縫，系統(tǒng)必須檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)停止的位置。這可能需要檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)方向的反轉(zhuǎn)以確定發(fā)動(dòng)機(jī)靜止的曲軸循環(huán)中的確切位置。除了標(biāo)準(zhǔn)的曲軸傳感器外，還需要額外的傳感器或更復(fù)雜的傳感器來(lái)提供這些信息。雙核MCU的eTPU2提供了解決啟停系統(tǒng)復(fù)雜性的能力，即使這個(gè)方面與直接注入的時(shí)序要求相結(jié)合。

敲檢測(cè)

爆震控制系統(tǒng)優(yōu)化了燃燒循環(huán)，并將燃油經(jīng)濟(jì)性提高了三到五個(gè)百分點(diǎn)。爆震檢測(cè)的控制技術(shù)包括缸內(nèi)壓力感測(cè)，振動(dòng)傳感器和火花塞電離。在當(dāng)今的系統(tǒng)中，專用的專用集成電路（ASIC）通常在幾毫秒的時(shí)間窗內(nèi)識(shí)別來(lái)自其他發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的爆震信號(hào)。來(lái)自爆震檢測(cè)傳感器的模擬信號(hào)通常以150KHz采樣，并作為輸入?yún)?shù)應(yīng)用于火花控制系統(tǒng)。爆震檢測(cè)涉及大量的數(shù)字濾波和計(jì)算。
具有三個(gè)增強(qiáng)時(shí)間處理器單元的雙核MCU可以處理這種復(fù)雜性以及其他控制任務(wù)。如圖4所示，一旦模擬信號(hào)被數(shù)字化，eTPU2將使用虛擬感測(cè)來(lái)預(yù)測(cè)爆震窗口。
雙核MCU的四通道ADC可以在800 KHz的頻率下連續(xù)轉(zhuǎn)換，從而允許充足的帶寬同時(shí)對(duì)系統(tǒng)中的爆震和其他模擬輸入進(jìn)行采樣。雙核MCU具有十二個(gè)抽取濾波器，能夠支持最先進(jìn)的爆震檢測(cè)系統(tǒng)，并且還具有用于其他控制功能的多個(gè)濾波器。它甚至可以處理復(fù)雜的爆震檢測(cè)壓力感測(cè)技術(shù)，需要多個(gè)模數(shù)（ADC）轉(zhuǎn)換器和大容量的RAM和閃存陣列來(lái)處理大量的數(shù)據(jù)和復(fù)雜的算法。此外，MPC5676R硬件集成商，DMA和SPE代碼消除了外部硬件。最終的結(jié)果是通過(guò)省去傳動(dòng)系統(tǒng)中的ASIC，濾波器，外部ADC和多路復(fù)用器來(lái)降低系統(tǒng)成本。

圖3：高級(jí)eTPU2定時(shí)器提供直接注入的精度。

缸內(nèi)壓力感測(cè)

缸內(nèi)壓力感應(yīng)可以替代爆震/失火檢測(cè)，質(zhì)量空氣流量和歧管絕對(duì)壓力傳感器以及汽缸平衡子系統(tǒng)。然而，在整個(gè)720度（八缸發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)氣缸一個(gè)傳感器）上最多可獲得八個(gè)壓力曲線對(duì)閉環(huán)燃燒控制提出了挑戰(zhàn)。對(duì)于雙核MCU，一種可能的解決方案是在一個(gè)專用核心上包含多個(gè)并行抽取濾波器路徑和高性能軟件，而另一個(gè)核心運(yùn)行應(yīng)用策略。在目前的系統(tǒng)中，爆震和拉姆達(dá)傳感器為下一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)提供反饋。通過(guò)壓力控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)人員想要降低當(dāng)前循環(huán)中的壓力。為了滿足更低NOx的歐6要求，

MultiAir系統(tǒng)

菲亞特開創(chuàng)的MultiAir系統(tǒng)采用電動(dòng)液壓技術(shù)，而不是機(jī)械可變氣門正時(shí)（VVT），控制進(jìn)氣的技術(shù)將功率提高到10％，扭矩提高到15％。另外，它可以減少10％到25％的二氧化碳排放量。該方法允許發(fā)動(dòng)機(jī)小型化，并且在與增壓器一起使用時(shí)提供更大的改進(jìn)。
菲亞特/克萊斯勒MultiAir系統(tǒng)目前使用單獨(dú)的ECU。利用雙核系統(tǒng)，可將MultiAir控制功能集成到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU中，從而降低總體成本。

氣缸停用

混合動(dòng)力系統(tǒng)需要在車輛停止時(shí)完全停用發(fā)動(dòng)機(jī)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)將正常地閑置并消耗燃料而不增加任何英里到MPG計(jì)算。這要求MCU具有更高的性能。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的氣缸停用涉及在一定的輕載行駛條件下將八缸氣缸變成四氣缸或六氣缸變成三缸發(fā)動(dòng)機(jī)。也稱為“可變位移”或“位移指令”，這項(xiàng)技術(shù)是由于取決于公路和巡航條件或測(cè)試周期從10％提高到16％。在這些系統(tǒng)中，數(shù)字控制通過(guò)電控節(jié)氣門選擇性地停用汽缸。這個(gè)過(guò)程需要改進(jìn)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)微控制器的計(jì)算能力和精確定時(shí)，以及額外的扭矩匹配軟件。雙核MCU不僅僅是這些系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)。

自動(dòng)變速器

自動(dòng)變速器控制越來(lái)越成為現(xiàn)代復(fù)雜動(dòng)力總成系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)部分。今天的六速變速箱有六個(gè)或更多精密電流控制電磁閥，由數(shù)字電子裝置驅(qū)動(dòng)。這要求過(guò)采樣電流波形32,64或128次，對(duì)于上一代傳輸大約在300微秒而不是1毫秒。計(jì)算和感應(yīng)能力比之前所需要的要大得多。最近宣布，九速自動(dòng)變速器的標(biāo)準(zhǔn)六速自動(dòng)變速器的燃油經(jīng)濟(jì)性提高了16％。越來(lái)越復(fù)雜的傳輸可以依靠雙核MCU的處理，定時(shí)和過(guò)濾能力。

雙離合變速器

雙離合器六檔變速器提供了手動(dòng)變速箱的燃油效率，同時(shí)還提供了便捷的高檔自動(dòng)變速器。雙離合變速器（DCT）的效率更高（減少高達(dá)百分之九的燃油消耗），并以毫秒為單位進(jìn)行換檔，并且需要更多的處理能力才能正確及時(shí)地進(jìn)行網(wǎng)格劃分。從本質(zhì)上說(shuō)，這款離合器的機(jī)電版本預(yù)計(jì)將從2010年的約10％上升到2017年的20％以上。DCT需要改進(jìn)的MCU性能，以便在離合器應(yīng)用時(shí)同步不同軸的轉(zhuǎn)速。這可以通過(guò)雙核MCU中的一個(gè)eTPU2輕松完成。

動(dòng)力總成電氣化

短期來(lái)看，發(fā)動(dòng)機(jī)小型化，汽油直接噴射轉(zhuǎn)換和啟停實(shí)施將在提高車輛燃油經(jīng)濟(jì)性和達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)方面發(fā)揮主導(dǎo)作用。沒(méi)有這兩個(gè)特征的車輛在未來(lái)幾年內(nèi)有更大的可能性轉(zhuǎn)移到這些車輛上。在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，也許是三到七年，全車電氣化和插電式混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車將大幅增長(zhǎng)。七年之后，將會(huì)出現(xiàn)多技術(shù)的出現(xiàn)。

圖4：使用抽取濾波器（DecFil），ADC，eTPU2和額外的雙核MCU硬件和軟件功能的爆震檢測(cè)示例。

混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車中的電子控制將車輛中的微控制器發(fā)揮到了新的層次。電動(dòng)機(jī)的功能可以像在中型或者甚至是微型混合動(dòng)力車中的起動(dòng) - 停止系統(tǒng)一樣簡(jiǎn)單地用于全混合動(dòng)力車輛，插電式混合動(dòng)力車輛或者全電動(dòng)車輛。在這些車輛中，MCU控制電機(jī)并管理電池。對(duì)于還具有用于推進(jìn)或充電的發(fā)動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力車，控制增加了管理內(nèi)燃機(jī)的復(fù)雜性。

電機(jī)控制

在混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車中，逆變器操作涉及到精確的波形整形。采用三相逆變器控制，需要智能外設(shè)來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算和計(jì)時(shí)。該過(guò)程類似于已經(jīng)在其他車輛系統(tǒng)（例如電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS））中實(shí)施的高效三相電機(jī)的控制，但是需要更多的計(jì)算能力。
使用小而強(qiáng)大的電動(dòng)機(jī)需要大量的極點(diǎn)，并且在例如大約1kHz的頻率下工作。為了滿足這些要求，雙核MCU利用了eTPU2的高分辨率能力，如圖5所示。在低速情況下，必須產(chǎn)生不到10％的額定電壓。雙核MCU中的eTPU2可以產(chǎn)生這個(gè)低電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)平滑的轉(zhuǎn)矩控制。

圖5：與底部顯示的較低分辨率輸出相比，eTPU2（頂部）的高分辨率能力允許在低電壓下產(chǎn)生平滑的波形，以在該工作區(qū)域?qū)崿F(xiàn)平滑的轉(zhuǎn)矩控制。

多個(gè)eTPU為系統(tǒng)設(shè)計(jì)者提供了更多選擇。有了MPC5676R中的三個(gè)eTPU，一些系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員正在考慮用一個(gè)MCU控制兩個(gè)直流電機(jī)。

電池管理

混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車中的電池管理是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，因?yàn)樗婕暗牟粌H僅是管理進(jìn)出電池的電力。監(jiān)控單個(gè)電池以安全地接通電源并斷開電源，這意味著需要多個(gè)輸入和輸出以及用于控制的大量計(jì)算能力。動(dòng)力總成MCU需要與電池管理系統(tǒng)進(jìn)行廣泛的溝通。雙核MCU解決方案提供一系列串行通信協(xié)議，例如eSCI，DSPI，F(xiàn)lexRay，微秒級(jí)通道和CAN，以提供一系列可靠的通信設(shè)計(jì)選項(xiàng)。

解決系統(tǒng)問(wèn)題

除了解決動(dòng)力總成子系統(tǒng)日益復(fù)雜的問(wèn)題之外，最新的多核動(dòng)力總成體系結(jié)構(gòu)MCU還有幾個(gè)強(qiáng)大的功能，可以對(duì)動(dòng)力總成系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響。這些例子包括：自檢，簡(jiǎn)化校準(zhǔn)，降低功耗，軟件任務(wù)和共享數(shù)據(jù)管理。

自檢

雙核MCU具有擴(kuò)展自檢能力。自檢控制單元包括可編程邏輯內(nèi)置自檢（LBIST）功能，該功能尚未在其他動(dòng)力總成MCU上使用。有了這個(gè)功能，MPC5676R改善了與軟件執(zhí)行相關(guān)的硬件邏輯（如核心流水線和緩存控制器）的故障覆蓋率。

圖6：VertiCal系統(tǒng)

LBIST功能提高了檢測(cè)潛在故障條件的能力，為MCU和控制系統(tǒng)提供了更高的可靠性。通常在啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行，自檢涉及硬件的非常廣泛的檢查。自檢操作會(huì)阻止運(yùn)行任何應(yīng)用程序代碼，因?yàn)樽詸z會(huì)控制芯片上的所有邏輯。為了實(shí)現(xiàn)可編程性，LBIST在一個(gè)內(nèi)核上運(yùn)行，而另一個(gè)內(nèi)核運(yùn)行應(yīng)用程序代碼。這為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了進(jìn)行自我檢查以確定芯片邏輯狀態(tài)的機(jī)會(huì)。

簡(jiǎn)化的校準(zhǔn)過(guò)程

雙核MPC5676R具有專利機(jī)制，通過(guò)允許外部校準(zhǔn)工具直接與MPC5676R的存儲(chǔ)器管理單元（MMU）非直接交互，可以更輕松地校準(zhǔn)引擎映射。該方法大大簡(jiǎn)化了在引擎校準(zhǔn)過(guò)程中執(zhí)行的存儲(chǔ)器映射的AB切換，并且消除了對(duì)外部邏輯（例如，嚴(yán)格用于校準(zhǔn)的外部雙端口RAM）的需要，以及需要中斷處理器的操作以切換記憶。
將這一專利機(jī)制與經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的VertiCal校準(zhǔn)系統(tǒng)相結(jié)合，可將校準(zhǔn)過(guò)程與應(yīng)用程序代碼隔離，從而實(shí)現(xiàn)更快，更強(qiáng)大的系統(tǒng)開發(fā)生命周期。
VertiCal校準(zhǔn)系統(tǒng)在芯片級(jí)封裝（CSP）中使用生產(chǎn)硅芯片，以確保生產(chǎn)和校準(zhǔn)系統(tǒng)之間的完全硬件和軟件兼容性，支持覆蓋存儲(chǔ)器的簡(jiǎn)化使用，基于Nexus的調(diào)試工具支持，支持全功能校準(zhǔn)工具通過(guò)提供全面的設(shè)備信號(hào)，靈活地支持新的調(diào)試和校準(zhǔn)功能（如高速串行通信），并允許在不影響標(biāo)準(zhǔn)MCU I / O資源的情況下進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)。

在低功耗約束下性能更高

在現(xiàn)代車輛所需的低功率限制下獲得更高的性能決定了個(gè)人計(jì)算機(jī)微處理器供應(yīng)商已經(jīng)擁抱了數(shù)年的設(shè)計(jì)理念的改變。這種變化是由性能進(jìn)一步提高的局限性造成的，而犧牲了功耗的增加。
波拉克的規(guī)則指出，業(yè)績(jī)的增長(zhǎng)大致與復(fù)雜性增長(zhǎng)的平方根成正比。換句話說(shuō)，為了從一個(gè)核心獲得兩倍的性能，它的復(fù)雜性必須增加四倍。一般來(lái)說(shuō)，增加的復(fù)雜度基本上等于功耗的增加。如圖7所示，使用兩個(gè)以相同頻率運(yùn)行的CPU可以降低功耗。增加邏輯門或增加頻率的其他選項(xiàng)都會(huì)導(dǎo)致更高的功耗。

圖7：加倍CPU是實(shí)現(xiàn)兩倍性能的最有效方法。

軟件任務(wù)和共享數(shù)據(jù)管理

將本文描述的技術(shù)應(yīng)用于MPC5676R的雙核架構(gòu)時(shí)，很可能需要協(xié)調(diào)軟件任務(wù)和訪問(wèn)共享資源，如ADC結(jié)果表，程序變量和硬件I / O訪問(wèn)。
MPC5676R通過(guò)使用硬件高速緩存一致性機(jī)制和信號(hào)量，提供增強(qiáng)的功能以支持任務(wù)同步和共享數(shù)據(jù)管理。高速緩存一致性提供了一種在內(nèi)核之間共享快速訪問(wèn)高速緩存數(shù)據(jù)的方法以及由DMA控制器更新的數(shù)據(jù)。利用內(nèi)存映射硬件信號(hào)量塊實(shí)現(xiàn)信號(hào)量或者通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的預(yù)留機(jī)制提供在核心之間共享資源和同步任務(wù)的手段。程序員可以利用這些強(qiáng)大的技術(shù)來(lái)提高應(yīng)用軟件和硬件的性能，可靠性和靈活性。

軟件工具和啟用

飛思卡爾擁有用于支持雙核MCU的全面生態(tài)系統(tǒng)的工具和軟件。作為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)Power Architecture系列產(chǎn)品的一部分，最新的雙核MCU受益于飛思卡爾的全面開發(fā)工具以及VertiCal校準(zhǔn)解決方案的多核支持的第三方。隨著性能要求的提高，轉(zhuǎn)換非常簡(jiǎn)單。有幾家公司為軟件工具，編譯器和調(diào)試器提供了大量的開發(fā)工具。
Power Architecture技術(shù)在汽車領(lǐng)域的廣泛使用吸引了許多第三方工具開發(fā)商。這簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的工作，盡管他們解決的問(wèn)題遠(yuǎn)比過(guò)去復(fù)雜得多。熟悉Power Architecture工具集的設(shè)計(jì)人員可以很方便地將其用于雙核處理器。全面的軟件兼容性可縮短開發(fā)時(shí)間并縮短上市時(shí)間。雙核MCU為其他Power Architecture系列成員提供了非常簡(jiǎn)單的遷移路徑，并且與單核MPC5674F兼容。因此，這些工具集中的投資適用于下一代處理器。另外，MPC5676R的6 MB非易失性閃存支持計(jì)算密集型建模環(huán)境和自動(dòng)代碼生成軟件工具（如AUTOSAR），無(wú)需增加片外存儲(chǔ)器的成本和復(fù)雜性。此外，飛思卡爾現(xiàn)在提供了一個(gè)完整的集成開發(fā)環(huán)境，以100％的周期精度來(lái)設(shè)計(jì)，測(cè)試和調(diào)試eTPU軟件。

動(dòng)力總成啟用的歷史

自20世紀(jì)70年代最早的MCU應(yīng)用以來(lái)，飛思卡爾一直是汽車動(dòng)力總成的一個(gè)組成部分，當(dāng)時(shí)需要開創(chuàng)性技術(shù)來(lái)滿足清潔空氣法規(guī)。1998年推出的32位Power Architecture技術(shù)開創(chuàng)了動(dòng)力總成性能的新紀(jì)元，成為業(yè)內(nèi)最成功的32位動(dòng)力總成微控制器系列。
現(xiàn)在，隨著汽車制造商及其一級(jí)供應(yīng)商應(yīng)對(duì)全球每個(gè)地區(qū)的新排放和燃油經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，基于Power Architecture技術(shù)的靈活雙核MCU為他們提供性能和設(shè)計(jì)工具，以解決極其復(fù)雜的問(wèn)題變成可以解決的情況。