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字信號處理器(DSP)的處理能力相結合。這些混合數字信號控制器(DSC)特別適用于汽車環境,包括機電系統和執行器(如電機)的實時控制。
MCU經過優化,可執行一系列邏輯和邏輯運算。幾乎任何來自各種來源的輸入數據組合的診斷操作。 DSP在重復的,數字密集型任務中非常有效。新興的數字DSC將MCU的控制特定功能與DSP的快速計算功能相結合,構建了混合架構。這創建了一個可編程內核,適用于傳統上同時需要MCU和DSP的許多工程設計。
DSC的控制功能基于其整體指令集和核心架構。為了在控制任務中有效,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。主要執行與控制相關的活動的軟件在很大程度上依賴于那些類型的指令集功能來實現高代碼密度并最小化總體內存占用。核心架構本身應該允許大量通用寄存器文件,并且能夠有效地處理中斷。 MCU應用程序往往會有大量的中斷,因為它們通常與現實世界接口。
但是指令集和架構只是這個難題的一部分。存儲器和外圍設備等集成元件可能會影響設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成本。
雖然DSC可以提供的Mips數量很重要,但設計人員必須避免常見的錯誤只在Mips。實際上,Mips功能和外設功能的組合是衡量DSC性能的指標。功能強大的全功能外設可以降低DSC內核的負載,并以更高效的方式執行某些功能。因此,在考慮給定應用的最佳器件時,最好使用集成外設的功能來查看原始Mips功能。
設備功能同樣重要的是軟件開發工具集和支持他們的環境。 MCU設計人員已經開始期待可靠,低成本的軟件開發工具和環境的可用性。在選擇DSC器件時,設計人員應該尋找那些提供低成本開發環境且具有廣泛成本/性能選擇的器件。在許多項目中,多名工程師將致力于不同的工作。為每個工程師提供價格合理且靈活的開發環境非常重要。出于同樣的原因,設計人員還應該尋求低成本,高度集成的軟件開發工具集的可用性。
將MCU處理,DSP處理和強大的外圍設備集成到一個集成電路中的優勢單個DSC設備與近年來推動其他類型集成的優勢相同: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。軟件開發也有很大的好處。過去,如果應用程序需要MCU和DSP處理,則可能需要兩個設備。這兩個都有獨立的軟件開發環境和指令集。使用DSC,只有一個開發環境和一個指令集,工程師必須處理這些環境。這簡化了軟件開發任務并降低了成本。
多家半導體公司在為設計人員提供集成DSC功能方面處于領先地位。汽車客戶正在采用這些設備實時用于需要高性能控制能力以及DSP級信號處理性能的機電系統。
目前,趨勢是從更傳統的液壓動力轉向系統向直接輔助電動機轉向系統遷移。隨著轉向系統從液壓控制切換到電動控制,需要快速的數學運算能力以及微控制器功能。 “線控轉向”系統的主處理器必須提供處理通信協議和基本安全診斷的控制能力。處理器還必須提供信號處理能力,以處理精確操作電動機所需的復雜算法。
今天的標準制動系統,使用液壓油,將在附近更換的期望很高全電氣系統的未來。雖然實現這一愿景仍然必須面對一些挑戰,但與傳統液壓制動系統相比,預期的優勢在于開發線控制動系統的動力很強。
制動器的優點-wire系統的范圍從更輕的重量到更精確的控制,更容易與未來先進的車輛動態控制系統中的其他汽車子系統集成。每個車輪可能都有一個帶有相關控制電路的電機控制執行器。由于需要精確的電機控制,不同節點之間的通信和復雜的故障安全算法,DSC已被確定為系統的重要組成部分。
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