微控制器測量技術的重大飛躍

創(chuàng)新的ECU測量理念——實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)速率最大化的同時對CPU運行時間的影響最小

隨著 ECU復雜程度的增加，ECU的數(shù)據(jù)量越來越大，測量和標定參數(shù)也越來越多。而先前所采用的測量、標定及Flash刷寫的解決方案在數(shù)據(jù)帶寬上的局限已經(jīng)越加明顯。正是基于這種背景，Robet Bosch公司開始尋求更加強大的、具有未來競爭力的新的測量解決方案，以滿足下一代ECU開發(fā)的需求，尤其是新一代大范圍雷達傳感器的開發(fā)。

Bosch所研發(fā)的大范圍雷達傳感器LRR3（Long-Range Radar）工作頻率可高達77 GHz，其為汽車內許多安全系統(tǒng)和駕駛輔助系統(tǒng)提供信號輸入，包括各種版本的安全預測系統(tǒng)（Predictive Safety System, PPS）和自適應巡航控制系統(tǒng)（Adaptive Cruise Control, ACC）。這些汽車電子行業(yè)中最小的雷達傳感器，自2009年初就被應用于汽車生產(chǎn)，以其遠程采集范圍可達250米，寬孔徑角可達45°的優(yōu)勢而備受關注。同時其價格優(yōu)勢更使其擁有覆蓋從豪華車到中端車以及商用車非常廣泛的應用領域。然而，Bosch的工程師在進行該項研發(fā)過程中的測量和標定環(huán)節(jié)遇到了麻煩。除數(shù)據(jù)測量和記錄外，標定及Flash刷寫等都亟需更高效的解決方案，要求低延遲時間和極高的數(shù)據(jù)傳輸速率特性。

從技術層面來看，測量系統(tǒng)的模塊化以及使用標準化的PC接口都是必要的。產(chǎn)品ECU樣機的研發(fā)可以使研發(fā)輕松地過渡到后階段的生產(chǎn)。為了獲取大量的測量信號（多達100,000個）并保證數(shù)據(jù)的準確性，數(shù)據(jù)速率必須至少達到4 MB/s，同時要確保對處理器運行時間的影響要盡可能小。

現(xiàn)有的解決方案：低數(shù)據(jù)速率，高CPU負載

在使用標準化測量和標定協(xié)議CCP或XCP-on-CAN、FlexRay、JTAG或SPI的解決方案時，集成于ECU中的協(xié)議驅動負責周期性讀取、拷貝及上傳測量和標定信號值。由于測量數(shù)據(jù)量比較大，該驅動需要占用的內存資源相應也會比較大，而ECU的RAM資源卻又非常有限。此外，總線負載也會隨之增加，這些都將對ECU軟件造成負面的影響。當前的數(shù)據(jù)測量方案有效速率可覆蓋從基于CAN總線的50 KB/s到基于FlexRay，JTAG及SPI的最大400 KB/s的范圍。

微處理器上的高性能調試接口提供了新的可能的解決方案

Bosch決定與Vector的相關技術專家共同合作設計一個全新的測量及標定系統(tǒng)。測量接口將采用目前越來越多的中端微處理器都具有的調試用數(shù)據(jù)跟蹤接口。以標準的Nexus Class 3接口為例，其能以最小的處理器負載向外界傳遞ECU的內部變化的信息。

該方法的基本原理是通過調試接口從ECU內部獲取數(shù)據(jù)，然后通過一根特定的高速線纜將數(shù)據(jù)傳送給外部的測量適配器。數(shù)據(jù)的傳輸遵循特定的串行通信協(xié)議，而外部的測量適配器則能通過標準化的XCP-on-Ethernet協(xié)議將實際測量數(shù)據(jù)傳輸至獨立于ECU 的PC機之上的應用程序。

在此項目中，ECU的接口連接到一個聯(lián)接件(POD)上，結構十分緊湊且易于在ECU上安裝。POD包含獲取和傳送測量數(shù)據(jù)所需的所有的電子元器件。為了確保正常工作，POD完全可以兼容當前所有ECU的機電工作環(huán)境。例如，POD可安裝在發(fā)動機艙的重要位置進行工作，這也是Bosch研發(fā)項目很重要的一個要求。