面向车载控制系统的内置FlexRayTM的32位微控制器FR Family

2008年12月02日

装备了可进行高速控制的“FR”CPU内核心和功能强化了的外围资源，最适用于新一代车载控制系统。安装了在新一代车载网络中引人注目的FlexRay和已经广泛使用的CAN等多种功能。本款产品的运行频率为100MHz的微控制器。

概要

　　近年来，针对新一代车载系统，过去用液压控制的系统改用电气控制的x-by-wire 的技术受到了人们的关注。汽车内的数据量不断增加并趋于复杂化，要实现这些技术，这就对需要速度更快速及更高、可靠性高的网络提出了要求。在这些技术中，FlexRay 作为新一代车载网络受到了人们的重视。

　　富士通此次开发的FlexRay 微型控制器“MB91F465XA”配备了32 位RISC 的FR 内核心，并将最高工作频率提高到了100MHz。由于此产品采用了通用性和集成度较高的设计，从而可以比较方便地从过去的CAN系统平移到FlexRay系统。
此外，还能用作过去使用的CAN 和FlexRay 的网关。

　　图1显示为FlexRay 的目标应用。

特点

　　图２是结构方块图。

　　本产品配置装备的各种资源具有以下特点：

FR60 内核心

　　采用了与FR 系列指令兼容的FR60内核心。FR60 内核实现了高性能、低功耗，是富士通生产的32位RISC CPU的核心产品，最大工作频率可达100MHz。

内置闪存容量
　　? 主闪存: 544K 字节
　　? 支持闪存安全

内置RAM 容量
　　? 32K 字节
　　? 指令缓存: 8K 字节

FlexRay 通信控制器
　　使用获得德国博世公司授权提供的IP，符合FlexRay Ver2.1 标准。支持最高达10Mbps 的通信速度。

CAN 控制器
　　符合CAN 2.0A 及2.0B 标准。内置数据及ID 用的已排序的32 个信息缓冲器。支持最高达1Mbps 的通信速度。

各种定时器
　　? 16 位FRT 定时器
　　? 16 位输入捕捉
　　? 16 位输出比较
　　? 16 位PPG : 可选择One Short 输出/PWM输出( 可同步输出到4 通道)
　　? 16 位再加载定时器

图3 外观

各种接口
　　? 支持LIN 的USART(带16 字节的FIFO)
　　? I2C 接口

高速A/D 转换器
　　实现10 位分辨率的依次转换型A/D转换器( 最短转换时间3μs，综合误差±3LBS:Vcc ＝ Avcc ＝ 3.0V ?5.5V)

低功耗模式
　　睡眠/ 停止功能
　　低功耗模式包括睡眠模式( 程序停止状态)、停止模式( 设备停止状态)。使用这些低功耗模式，可以减少待机时的消耗电流。

I/O 端口
　　? 输入许可设定: 可对每个端口进行设定
　　? 输入电平设定: 可从CMOS(0307)/CMOS(0208)/Automotive/TTL 中选择输入电平
　　? 上拉电阻设定:可对每个端口进行设定。( 标准: 50kΩ)

表1 每个输入电平的电压

其他相关功能
　　? 外部中断
　　? DMAC
　　? 看门狗定时器
　　? 实时时钟
　　? 时钟监视器
　　? 低压检测电路
　　? 电源电压: 3.0V ?5.5V

应用领域

　　汽车内使用电机的应用正在增多，其在多数情况下是与CAN 总线网络连接的。特别是在EPS( 动力转向装置) 中，为了控制电机，在进行高速运算的同时，还需要通过CAN通信或AD 转换器进行传感等动作。

　　预计未来EPS 系统将与FlexRay 网络连接。这时，就必须根据载波频率来控制电机，而由于FlexRay 必须在通信周期内进行处理，就很容易受到时间的限制。因此，我们将微控制器分割为电机控制和系统控制2部分，并将本产品使用于包括控制FlexRay控制的系统控制，就可以实现系统控制、减少时间限制，并可降低程序的开发难度。
图４所示的是使用本产品的EPS 系统框方块图。

图４