TI 微控制器在汽车中的应用 - B

那后面的话 我想给大家介绍一下我们的 Hercules 现在是 570 在电动车这块的一些应用 那 570 的话 我不知道大家了不了解 其实 570 我们最开始的话 我给大家讲一下这个源头 570 最开始 是我们 TI 给欧洲的一些大的 tier one 的供应商 比如说 博世 甚至是宝马他们 OEM 定制的一颗料 就是专门做 汽车上面的一些控制单元 比如说VCU 比如说 那个 air bag 安全气囊的控制器 等等 一颗专门定制的料 那么现在的话 这个料出货量也比较大 我们 TI 看到这个料比较贴合实际的汽车市场 包括中国的一些汽车市场 所以我们 就会把 Hercules MCU 开放出来 作为一个通用的料 向全国的市场来推 那我们 TMS570 目前在国内的话 主要的一些客户都是 做比如说 EPS 比如说我们的 BMS 电池管理 甚至是我们一些做电动车的做电机驱动的客户也会用 我们的 570 来做下一代的针对功能安全 ISO26262 的一些相关的开发 这里举了一个例子就是 BMS 刚才讲的主动均衡和被动均衡等等这些 我都不说了 然后就是 BMS 需要功能安全 为什么需要功能安全 这个其实也很显然 就是如果电动汽车上 它那个 BMS 管理模块 或者 BMS 不安全的话 它不仅会影响到车子的性能 也会影响 车上的人的安全 所以 BMS 必须要满足功能安全 那这个满足功能安全的意义就是说 首先一个就是这个 BMS模块本身的一些隐患 或者说失效的一些模型 我需要知道它而且每个失效方式的失效率是多少 我也要能够知道它 而且这种失效方式 我有没有诊断机制去覆盖它 就是我有没有方式去知道产生这种失效的方式 并且能够相应地作出一些管理或者补救的措施 所以你如果对各种各样的失效率或失效模型 你能够 分析得越多 你能够诊断覆盖得越多 你的控制模块满足的安全等级就越高 所以目前我们在欧洲那边 或者是一些大的车厂 OEM 车厂他们对 BMS 的一些功能安全 等级的要求 都是目前啊 BMS 一般都会到 ASIL D 这个等级 一旦到 ASIL D 那必须要求你的控制芯片也能达到ASIL D的功能安全等级标准 那刚才讲了我们的 C2000 其实可以满足 功能安全标准但是 C2000 没办法做到 ASIL D 因为这个 ASIL D 要求你的失效率或者是你的 故障诊断覆盖率要达到99.99% 以上 等等 大概是小于十的 FIT 大家知道一个 FIT就是十的九次方分之一 就是一个很简单的例子 一辆车子 在路上跑 每天跑 三个小时四个小时那一百万辆车子 每天就跑三百万到四百万个小时 一百万辆车子在路上跑一个月 跑一年 基本上就相当于是 一个 FIT 的量 就是一百万辆车子在路上每天跑三四个小时跑一年 这其中只能有小于十个 或者是小于几个 个位数的车子会出现 那种模块失效或者是整车 出现问题的这种情况 要达到这种标准你才能达到 ASIL D 的标准 所以这标准很严的 目前的话 国内的 针对电动车的 我们讲的 traction motor control 的功能安全标准 可能最高要求到 ASIL C 但是有些模块它的功能安全标准必须达到 ASIL D 比如说这个 EPS 就是电子注意转向 或者是刹车 braking 系统 以及我们的 air bag 安全气囊还有我们的一些 BMS 管理等等 所以这对 MCU 提出了一个很高的要求 那我们 570 的话 我们待会儿会讲到我们 570 全系列会通过 ISO26262 第一功能安全标准的 MCU 控制芯片 那这个是我们一个参考设计 TI Design 就是主动均衡的 BMS 的一个参考设计 利用的是我们的 TMS570 LS0432 一颗 MCU 然后加上 BQ76PL455A 还有这个 EMB1428 的电源管理的这个芯片等等 合起来的一个 TI design就是参考设计 包括我们的 MCU 和电源管理的一些芯片等等 这个刚才 Randy 同事也已经讲过了 跟大家多说一下为什么我们 TI570 系列在 这一块有一些优势 首先在 braking 刹车系统这个应用里面 在欧洲那边是 大于 5% 的 share 这里可能没有写 在安全气囊这一块的话其实我们是大于 接近 80% 的是在欧洲那边 然后 EPS 的话我们是大于 10% 并且在不断增长 尤其是我们近年来推出了一颗专门针对 EPS 应用的 TMS570 系列 TMS570 LS07X 系列 然后这个系列的芯片其实有二十多年的开发流程 开发历程了 从最开始我讲的那种 定制的料到我们现在 通用的料等等 所以我们各种各样的安全等级和安全认证都有 最重要的是 我们 570 系列所有的 MCU 都是 所有的 系列的所有的 MCU 都是 都是过了 ISO26262 功能安全认证的 下面就是给大家举几个简单的例子 一个是关于 safety 的 就是 EPS 电子助力转向的一个框图 那我们现在是有一个完整的方案 包括 供应安全的 MCU 包括 TPS65381 一个多路输出的 电源管理芯片 电源芯片 包括 5 伏和 3.3 伏包括 我们荷电压 1.2 伏电压输出的一个多路 输出的电源芯片 以及我们的这个电机驱动的 满足功能安全标准的 电机驱动芯片 因为其实 EPS 说白了也是一个电机控制器 它根据你的方向盘的转换角度来控制你的 前轮的转向器的角度 它是通过电机来驱动你的前轮转向架的转向的 所以也是一个电机控制的框图 其实这里还有一个就是旋转编码器 旋变的一个解码的芯片 PPCL 其实这个也是 我们整个功能安全体系里面的一颗芯片 所以整个解决方案就是四颗芯片 包括 TPS65381 电源芯片 MCU 和我们的 驱动芯片 预驱芯片 加上我们的这个旋变的解码芯片 那这个设计之所以能满足功能安全标准 除了芯片自身有很多安全的机制以外 我不同的芯片中间还有一些诊断和 检测的机制 比如 我的 MCU 和我的电源中间 我有一个安全沟通的机制 通过我的 SPI 或通过我的 JPR 口 来定期检测我的电源 电源内部有检测机制 检测它输出的电压是否稳定 输出的电压是否有问题等等 然后把这些信息告诉 MCU 包括我们的驱动驱动的一些安全的一些 诊断 包括驱动的温度 我驱动的输出的电流 有没有过大 电压有没有过大 温度有没有过高等等 都会有一些内部检测的东西 都会跟我们的 MCU 之间进行通信 在 MCU 得到这些安全的诊断信息以后来判断 整个系统是不是稳定的 是不是安全的 所以这样一套系统才能够 做这种功能安全的一些 EPS 应用 这是我们的一套刹车系统 类似一个 M570 MCU 一个 TBS65381 的多路输出的电源 还有一个专门做 ABS 的芯片 TPIC7218 那这中间也是 有不同的安全机制 来进行安全标准的 进行安全诊断 后面就是关于 570 这个系列芯片的话 其实这里我不多介绍 主要是 强调几点 一点是我们这个 这个芯片是全系列所有的芯片 都通过了 ISO26262 安全功能标准的认证 从我们的 128K flash 到我们 4 兆版本的 flash 所有芯片都通过了 ISO 的标准认证 这其实大家跟市面上其他的一些 厂家的安全芯片对比就知道 大部分的芯片只有大版本的 就是 1 兆 1兆 flash 以上的版本才会有这个功能安全的认证 但我们所有的芯片都会有从128K flash 这个有个好处 就是你做有的应用比如 EPS 应用 可能用不着 或者你可能做电机控制你可能根本用不着 这么多flash 那这个时候就可以节约一些成本 让你的设计看起来更简单一些 第二个就是我们这整个系列 有三种封装 一个是 100 pin 一个是 337-pin BGA 一个是 144 pin 整个系列所有的芯片都是 pin to pin 兼容的 只要银脚数相同它的 pin 都是兼容的 所以这个对你的产品做高中低端 产品设计会非常容易 然后一些 flex ware canon 以太网啊 高端定时器啊 我们汽车上用到的一些基本的外设 我们都会有 而且我们还会提供完全的标准的 ASIL D 的认证证书 我看看后面有没有 所有的功能安全认证的 TUV 机构认证的一些证书我们都会免费提供给客户 所以这些是我们这个系列的芯片基于 而且它是通用了 ARM 核的 ARM Cortex-R R4 现在最新系列的 R5 系列的芯片 所以它是一个通用的 ARM 核大家开发起来就会比较简单 边缘环境也跟大家如果做过 ARM 的话 用 KL 或 IR 都可以 或者我们 TI 的 CCS 也可以 这个是 570 芯片内部的一些功能安全架构 这个就是为什么别的芯片不能过功能安全认证 而我们这个芯片 本身就可以过功能安全认证 首先一个就是我们这个芯片内部是一个双核的结构 双核锁部的结构 是 两个核 两个 ARM 核 这两个 ARM 核是自动锁部的 就是执行同样的指令和同样的 数据 然后每一个周期 每一个 CPU cycle 会对两个 内核输出的内容进行对比 如果不一样的话就证明其中一个核被干扰了 从而用这种方式来保证我的内核的运算机制是正确的 包括我们所有的内存 flash RAM 和 EFon 都自带 ECC 的校验 包括我们的晶振我们都会有 不同时钟源的一些校验 时钟的校验 还有我们的一些 一些其它电源模块的校验等等 这些红色的模块都是硬件的 硬件模块 不需要消耗任何的软件资源 就能够保证我们 MCU 内部的 内核是安全的 然后基于这些红色的我们叫安全岛的概念 就这个安全岛上的所有模块都是绝对安全的 来基于这个红色的模块 去做这些蓝色模块的功能安全 比如说 蓝色模块 比如我们的这个串口通信 比如说 ADC 采样 或者其他的以太网通信等等 都会基于功能安全的 都会基于内核 去进行校验 比如 说我在进行通信的时候 我实时进行 CLC 的编码校验 等等 可以用内核来做一些软件和 硬件相结合的校验等等 从而达到整个芯片的功能安全等级 所以我们的整个芯片从 从开发流程到我们后面的那个 故障模式和故障分析我们都 都通过了 ISO26262 的最高到ASIL D的功能安全认证 这个是我们产品系列的一些 功能认证列表 证书等等 这个给大家参考一下 OK 所以这个就是 我们其他的 MCU 在汽车上面的一些应用 OK