Os carros modernos vêm com várias ECUs conectadas ao barramento CAN – a rede interna de computadores do carro. As ECUs controlam quase todas as partes de um carro, como motor, freios, transmissão e airbags, enquanto automatizam essas peças e aumentam a eficiência.
As ECUs consistem em uma ou mais CPUs de microcontroladores que são chips especializados que se adaptam facilmente em um ambiente operacional robusto, alta temperatura e atração gravitacional.
1. MCU automotivo de 32 bits SPC5
A STMicroelectronics produz uma série de microcontroladores de 32 bits (MCUs) para aplicações de ECU automotiva. Esses chips vêm com memória flash incorporada que varia de 128 KB a até 10 MB.
A família SPC5 de chips ECU também oferece vários recursos de processamento, dependendo das aplicações automotivas, como uso geral, seguro e conectado e alto desempenho. Você encontrará velocidade de clock da CPU tão baixa quanto 48MHz e até 200MHz.
Portanto, dependendo do comprimento ou números do código de programação, o fabricante do carro pode escolher diferentes chips para as ECUs.
Os MCUs SPC5 vêm com até três núcleos de processamento. Você os encontrará principalmente em ECUs que controlam o motor e o chassi, além de sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS), segurança do motorista e janelas e portas.
O chip e seu módulo de memória podem suportar temperaturas de até 165°C e funcionam bem mesmo a -40°C. Como são CPUs de nível automotivo, elas também podem suportar choques pesados.
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As ECUs feitas a partir desses microcontroladores suportam uma ampla gama de opções de conectividade de dados, como Ethernet, Rede de Interconexão Local (LIN), FlexRay, DSPI e CAN-FD.
2. Arquitetura MIPS32 e MIPS64
Os microcontroladores MIPS vêm com a arquitetura do conjunto de instruções RISC. Você os encontrará principalmente em dispositivos eletrônicos, como módulos de rede avançados, pequenos microcontroladores, consoles de jogos, produtos de automação de escritório e decodificadores.
A MIPS Technologies fabrica MCUs MIPS de 32 bits e MIPS de 64 bits para ECUs automotivos. Essas CPUs são eficientes em termos de código, requerem menos energia e têm um baixo custo. Alguns MCUs MIPS de 64 bits são ideais para aplicativos automotivos de última geração, pois os últimos precisam de recursos de processamento e renderização de gráficos mais altos.
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Os fabricantes de automóveis usam principalmente os microcontroladores MIPS de 32 bits para automatizar os controles eletrônicos dentro do carro.
Por exemplo, portas eletrônicas, capôs, limpadores de para-brisa, janelas automáticas, etc., rodam em MIPS32 CPUs baseadas em arquitetura. Alguns sistemas eletrônicos de chassi e trem de força também incluem o MIPS de 32 bits MCU.
Pelo contrário, sistemas avançados como o sistema de infoentretenimento, ADAS e direção autônoma exigem aceleração de hardware e reconhecimento de objetos.
Assim, a ECU precisa de mais poder de processamento para tomar a decisão correta em um ambiente de alta velocidade. Os MCUs MIPS de 64 bits são ideais para esses aplicativos.
3. MCUs de 16 bits para ECUs de motor
Microchip Technology Inc. também fabrica vários microcontroladores e microprocessadores para aplicações de ECU de carro, e os MCUs de 16 bits estão disponíveis principalmente nas unidades de controle eletrônico do trem de força.
Eles são compatíveis com os protocolos de comunicação de dados CAN-FD, CAN, USB, LIN e SENT.
O MCU de 16 bits é essencialmente um microcomputador com vários periféricos para controle de motor, conversão digital de energia, velocidade de precisão e controle de torque. Ele também consiste em Controladores de Sinal Digital (DSCs) para ajudar o MCU com controle adicional do motor.
Vários tipos de carros, como carros elétricos, automóveis com motor de combustão interna ou veículos elétricos híbridos, usam várias ECUs baseadas em MCUs e DSCs de 16 bits.
O microcontrolador dessas ECUs vem com certificação AEC Q100 Grade 0 que indica que a CPU e seu módulo de memória são altamente estáveis dentro da faixa de temperatura de -40 °C a 150 °C.
O sistema do microcomputador pode suportar condições adversas, como choques repentinos, mobilidade em alta velocidade, deposição de óleo e graxa.
O MCU de 16 bits é capaz de executar algoritmos para controlar os motores, atuadores, válvulas de descarga do turbocompressor, válvulas EGR e bombas de óleo/água.
4. MCUs de 8 bits
MCUs de 8 bits são ideais para ECUs que precisam executar pequenos códigos de programa. MCUs PIC e AVR são marcas da Microchip Technology Inc., e você os verá em várias ECUs de carro que controlam sensores analógicos, sensores digitais e funcionalidades de toque capacitivo.
Hoje em dia, os carros modernos vêm com sistemas de iluminação LED para eficiência energética. Você encontrará uma ou duas ECUs controlando essas matrizes de LED, e a maioria dessas ECUs é baseada nas unidades de microcontrolador de 8 bits.
Os MCUs de 8 bits consomem pouca energia, pois consistem em periféricos ou CIPs independentes do núcleo. Algumas funcionalidades da ECU nem sempre requerem o uso constante do processador. Aqui, os CIPs desempenham um papel vital.
Esses microcomputadores também vêm com periféricos analógicos inteligentes para que a ECU possa controlar os sensores analógicos por meio de uma conversão de sinal analógico para digital.
Para funcionalidades no carro sensíveis ao toque, esses chips também contêm um controlador de toque periférico que o ajuda a reconhecer e medir o toque capacitivo.
5. MCUs automotivos S32K
Os microcontroladores S32K são da NXP Semiconductors N.V., e são projetados na arquitetura RISC da série Arm Cortex-M. As ECUs baseadas em tais MCUs oferecem recursos avançados de software, segurança e proteção para carros inteligentes.
Esses MCUs passam pelas certificações ASIL B/D e, portanto, são adequados para várias ECUs de carro que controlarão o corpo, a unidade elétrica e os controles de zona.
A maioria dos MCUs S32K também passa pelas certificações AEC-Q100 Grau 0, Grau 1 e Grau 2 para que os fabricantes de automóveis possam usar os processadores em um ambiente robusto com exposições a altas temperaturas.
Os MCUs S32K vêm em núcleos de processamento variáveis, como dual-core, single-core e lockstep-core. A capacidade da memória flash e o número de pinos mudam de acordo com o núcleo de processamento.
Normalmente, esses microcontroladores variam de 128 kB a 8 MB em memória flash para armazenamento de programas, enquanto oferecem dois tipos de configurações de pinos: 32 a 176 pinos e 48 a 289 pinos.
6. Microcontrolador AURIX TriCore de 32 bits
A Infineon Technologies AG fabrica um sistema embarcado para ECUs de veículos que consiste em um microcontrolador, um núcleo de processador RISC e um DSP em uma unidade de microcontrolador. Esses MCUs são populares como microcontroladores AURIX TriCore de 32 bits.
Você os encontrará frequentemente em ECUs que controlam o motor de combustão interna, unidades de controle de transmissão e sistemas de direção hidráulica.
Além do motor e da transmissão, as ECUs baseadas em MCU AURIX TriCore de 32 bits são ideais para ADAS, controle de direção autônomo, gerenciamento de segurança de direção e automação de serviços conectados no carro.
Essas CPUs estão disponíveis em uma faixa de velocidade de processamento de 133 MHz a 300 MHz. Os MCUs oferecem uma memória flash mínima de 0,5 MB a até 16 MB.
Comparado com outros MCUs mencionados acima, eles são mais poderosos por causa de uma SRAM dedicada. Em termos de conectividade de dados, os microcomputadores são compatíveis com os protocolos CAN, LIN, FlexRay e SPI.
Pequenos chips de ECU com funções complexas
Agora que você conhece alguns microcontroladores ECU, você pode estar pensando que esses chips são menos poderosos do que uma CPU de computador doméstico. Isso está correto porque eles precisam executar alguns códigos predefinidos e, na maioria dos casos, esses códigos não têm mais de um megabyte de tamanho.
No entanto, você sempre encontrará mais de uma ECU com códigos de programa diferentes para todo o carro. Saber mais sobre a ECU do seu carro ajudará você a cuidar adequadamente do veículo e nutrir suas células cerebrais se você for um entusiasta de automóveis.
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Leia a seguir
- Tecnologia explicada
- CPU
- Em processamento
Tamal é escritora freelancer na MakeUseOf. Depois de ganhar experiência substancial em tecnologia, finanças e negócios processos em seu trabalho anterior em uma empresa de consultoria de TI, ele adotou a escrita como profissão em tempo integral há 3 anos. Embora não escreva sobre produtividade e as últimas notícias de tecnologia, ele adora jogar Splinter Cell e assistir Netflix / Prime Video.
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