汽车电动尾门控制系统的MCU性能需求与应用案例

发布时间：2024-10-17 阅读量：2434 来源: 我爱方案网作者: bebop

汽车电子对MCU控制芯片的主要诉求为更好的稳定性、可靠性、安全性、实时性等技术特性要求，以及更高的计算性能和存储容量，更低的功耗指标要求。车身域控制器从分散化的功能部署，逐渐过渡到集成所有车身电子的基础驱动、钥匙功能、车灯、车门、车窗等的大控制器，车身域控制系统设计综合了灯光、雨刮洗涤、中控门锁、车窗等控制，PEPS智能钥匙、电源管理等，以及网关CAN、可扩展CANFD和FLEXRAY、LIN网络、以太网等接口和模块等多方面的开发设计技术。

控制器模块是汽车电动尾门系统的中心控制台，主要是以高效能的处理器（一般为MCU）为核心，由驱动模块、信息收集模块、通讯模块等部分组成。电动尾门的电子控制单元通过控制器局域网与整车的BCM通信，并采用优化的电源管理和电路保护框架。它具有高载流、抗干扰、故障检测、低功耗等特点，能稳定实现和控制电动尾门系统的各种功能。

本文中快包分析师介绍了汽车电动尾门系统对MCU性能需求，同时也推荐3种不同的汽车电动尾门主控方案供工程师朋友们参考。

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汽车电动尾门系统MCU性能要求

车身域控制类MCU芯片主要参考指标如下：

· 性能：ARM Cortex-M4F @144MHz，180DMIPS，内置8KB指令Cache缓存，支持Flash加速单元执行程序0等待。

· 大容量加密存储器：高达512K Bytes eFlash，支持加密存储、分区管理及数据保护，支持ECC校验，10万次擦写次数，10年数据保持；144K Bytes SRAM，支持硬件奇偶校验。

· 集成丰富的通信接口：支持多路GPIO、USART、UART、SPI、QSPI、I2C、SDIO、USB2.0、CAN 2.0B、EMAC、DVP等接口。

· 集成高性能模拟器件：支持12bit 5Msps高速ADC、轨到轨独立运算放大器、高速模拟比较器、12bit 1Msps DAC；支持外部输入独立参考电压源，多通道电容式触摸按键；高速DMA控制器。

· 支持内部RC或外部晶体时钟输入、高可靠性复位。

· 内置可校准的RTC实时时钟，支持闰年万年历，闹钟事件，周期性唤醒。

· 支持高精度定时计数器。

· 支持时钟失效监测，防拆监测。

· 具有96位UID及128位UCID。

· 高可靠工作环境：1.8V～3.6V/-40℃～105℃。

应用方案

方案一：基于小华HC32F460的汽车电动尾门主控方案

使用带霍尔传感器的双电动撑杆，主控MCU采集其正交编码信号和电流信号，实现电动或手动开关尾门。在电动开关门模式下，主控MCU实时采集电流信号和霍尔传感器信号，使用防夹算法对电动尾门的开关动作提供安全保护：在电动关门时受到异常阻挡自动打开，在电动开门时受到异常阻挡自动停止。

系统框图

方案特点

（1）主控芯片：HC32F460

（2）硬件接口：CAN、PWM输出、AB相输入、电流ADC输入、GPIO

（3）功能特点：支持电动开关门或手动开关门；在不同负载、不同电压下保持电动开关门基本一致；电动开关门过程中使用防夹算法提供安全保护

方案二：基于旗芯微FC4150汽车电动尾门主控方案

该方案以FC4150为主控MCU，FC4150是基于Corex-M4F内核的高性能车规级MCU，内置DSP指令集和浮点运算单元（FPU）及8KB指令Cache，支持ASIL-B功能安全等级，内置HSM硬件加密引擎。工作频率高达150 MHz，并提供高达2 MB的flash、256 KB的D flash、以及高达256 KB的带ECC的SRAM，提供丰富的外设及通讯接口，内置支持IEEE1588和AVB的10/100Mbps以太网接口、6个FlexCAN模块其中部分支持CAN-FD和PNET。产品通过AEC-Q100 Grade 1等级认证。

系统框图

独特优势

采用先进的40nm汽车等级芯片制程；集成度高，高主频，产品外设丰富；产品设计注重汽车环境的稳健性，支持ASIL-B功能安全等级。

应用场景

FC4150适用于汽车的BCM、BCM+、照明、电机控制、HVAC、TMPS和T-BOX等应用。

方案三：基于极海APM32A103 汽车电动尾门控制器应用方案

该方案以APM32A103为主控芯片，主流型APM32A103系列车规级MCU，Arm® Cortex®-M3内核，兼具高可靠性与低功耗，集成FPU浮点运算单元与CRC单元，内置EMMC控制器，接口功能丰富，配置模式灵活，支持多样化的车用场景，全面优化汽车电子应用设计。可广泛应用于HUD、前流水灯、盲区监测、车载中控、智能座舱、电动尾门、故障诊断仪、燃油防盗报警器等领域。除了APM32A103系列，极海半导体的APM32A091系列和APM32F103RCT7也可用于汽车电动尾门。