SPC56XX — семейство инновационных микроконтроллеров в российской автоэлектронике

Постоянно возрастающие требования к технологии
и функционалу микроэлектронных изделий для автомобильной электроники вынуждает производителей идти на необычные шаги в стремлении вывести на рынок экстраординарный продукт. Необходимость унификации внутри семейства уже давно стала важнейшим ключом
к успешному внедрению изделия. Российский рынок автомобильной электроники поощряет применение инновационных продуктов, но при этом устанавливает для них жесткий ценовой ценз.

Компании Freescale и STMicroelectronics в рамках программы совместной разработки инновационных продуктов для автомобильного применения объединили усилия, создав дизайн-центр по 32-bit PowerPC^®-микроконтроллерам. Результатом такого сотрудничества явился целый набор идентичных продуктов в номенклатуре этих двух фирм. Однако при этом обеспечивается независимость производственной базы, торговых марок, поддержки и сервиса, ценообразования и каналов поставки.

Технология, использованная при создании этими двумя компаниями семейства микроконтроллеров SPC56x, стремительно развивается. Изначально построенная на 90-нм процессе, она, как ожидается, перейдет на 55-нм к концу 2012 г.,
а к 2014 г. — на 40-нм. Соответственно, будут снижаться стоимость и энергопотребление новых микросхем этого семейства. SPC56x строится на трех ядрах семейства e200 PowerPC:

• e200z0h (1,26 DMIPS/МГц, линейки Bolero, Pictus);
• e200z335 (1,36 DMIPS/МГц, линейка Monaco);
• e200z4d (2,79 DMIPS/МГц, линейки Andorra, Leopard, Bolero).

На рис. 1. приведена номенклатура семейства SPC56x, принятая на данный момент. Семейство предлагает решения для кузовной электроники, подвески и систем безопасности, а также для силовых агрегатов. В зависимости от назначения варьируется набор периферийных узлов, сложность внутренней структуры и ядра. Рассмотрим более подробно линейку Bolero, предназначенную для применения в кузовной электронике.

Внутри семейства Bolero обеспечивается аппаратная
и программная совместимость с масштабируемостью от 128 кбайт до 3. Мбайт flash, от LQFP64 до BGA256, от единичного ядра Z0 до сдвоенного Z4+Z0. Доступно множество последовательных интерфейсов: UART, SPI, I²C, CAN, LIN, Flexray, Ethernet, а также специальная периферия для применения в кузовной электронике eMIOS, CTU.

На рис. 2. показан состав семейства Bolero, которое предназначено для применения в таких приложениях, как блоки контроля кузовной электроники, шлюзы передачи данных, интеллектуальные блоки коммутации, модули комфорта, блоки условного доступа, модули дверей и управления сиденьями. Линейка делится на подгруппы D, B и C, в таблице приведены их основные отличия.

Ключевые характеристики микроконтроллеров семейства Bolero:

• потребление электроэнергии менее 30 мкА в дежурном режиме с активными ОЗУ, таймером автопробуждения и часами реального времени;
• идентификация CAN-сообщения при отсутствии синхронизации от XTAL;
• режим останова с передачей данных по LIN и энергопотреблением менее 1 мА;
• чтение во время записи flash-данных;
• полный FlexCAN на 64 сообщения;
• полный буферизированный LINFlex;
• буферизированный SPI;
• память данных, кода и ОЗУ защищены от сбоев кодами коррекции ошибок (ECC);
• контроль тактовой частоты с резервированием;
• оконный сторожевой таймер;
• порты ввода/вывода, устойчивые к внешним токам инжекции, контроль скорости переключений и токов;
• универсальные средства разработки для всего семейства.

На рис 3. показана структура и ключевые характеристики микроконтроллеров группы D. Стоит заметить, что при такой функциональной насыщенности и технологии, использующей наработки двух лидирующих производителей микроэлектроники, эти микроконтроллеры имеют весьма невысокую стоимость (порядка 70 руб. в массовых проектах) и даже уже нашли свое применение в изделиях российских автопроизводителей. К примеру, микроконтроллер SPC560D30L3B3E0 128K/QFP100/105 C имеет не только ресурсы, с избытком покрывающие необходимость обслуживать все подключения современного блока контроля кузовной электроники (рис. 4), но
и закладывает базу на будущие модификации с учетом совместимости микроконтроллеров Bolero внутри семейства.

Средства разработки универсальны для всего семейства SPC56x. На данный момент доступны:

 Тестовая аппаратная платформа для проектирования, состоящая из материнской платы, одной для всего семейства SPC56x (код для заказа SPC56XXMB), и адаптеров/переходных плат для различных корпусов МК.

• Аппаратная отладка, предлагаемая такими производителями, как PLS, GreenHills, iSystem, Lauterbach, Raisonance (начального уровня). Причем, доступны как обычные модули JTAG-отладки, так и их расширения для трассировки через Nexus-интерфейс.
• Компиляторы с программными средами проектирования GreenHills MULTI, Wind River Compiler and Workbench, Cosmic Compiler (начального уровня)
  и Hightec (начального уровня).
• Средства калибровки VertiCal и операционные системы от EB, ETAS, Vector.

В мире наблюдается тенденция постепенного перехода на 32-разрядные микроконтроллеры во всех приложениях,
ццв том числе и автомобильных. В последние годы они заметно теснят МК из 16- и 8-разрядных сегментов. Ярким примером наблюдаемой тенденции являются 32-разрядные МК SPC56x Bolero, пришедшие в автомобильную электронику на смену 16-разрядным. Определенно, уровень инноваций, реализованный в семействе SPC56x, закладывает очень высокую планку для микроконтроллеров в автомобильной электронике на многие годы вперед. Применение этих МК позволяет продолжить движение, определяемое спецификой российского рынка, по расширению функциональности и одновременному удешевлению автомобильных решений.