Karosserieelektronik verstehen

32-bit-Mikrocontroller-Plattform für Karosserieelektronik

Die Komplexität von Karosserieelektroniksystemen wird oft unterschätzt. Im Gegensatz zum Antriebsstrang, bei dem die anstehenden Aufgaben mit Hilfe gut definierter Regelschleifen im Mikrosekundenbereich abgearbeitet werden, müssen im Karosserieelektronikbereich hunderte von parallel laufenden Aufgaben ausgeführt und ggf. priorisiert werden - bei möglicherweise stark ausgelasteten Kommunikationskanälen.

 

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Bild 1. Blockschaltbild einer BCM-Anwendung.

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Bild 1. Blockschaltbild einer BCM-Anwendung.

Das Karosseriesteuergerät (Body Control Module; BCM) muss auf die Anforderungen von Fahrer und Beifahrern reagieren - in vielen Fällen werden Kommandos über Schalter und nicht über Sensoren erteilt. Der Fahrer aktiviert die Klimaanlage bzw. Heizung und Lüfter, öffnet oder schließt die Fenster, verstellt die Sitze oder ent- bzw. verriegelt die Türen. Es werden aber auch komplexere Funktionen ausgeführt, wie z.B. bei der Temperatursteuerung - speziell wenn es sich um eine automatische Temperatursteuerung handelt. Manche Aufgaben im Bereich der Karosserieelektronik, wie z.B. Scheibenwischer und Lichttechnik, sind sicherheitskritische Funktionen, deren Komplexität nicht zu vernachlässigen ist. Die einzelnen Funktionen mögen zwar einfach sein, aber es gibt sie in großer Anzahl und es werden immer mehr. Darüber hinaus sind sie über das ganze Fahrzeug verteilt. In der Tat sind viele Funktionen nicht einmal im BCM angesiedelt. Gerade die dezen-tralen Funktionen sorgen für einen erhöhten Kommunikationsaufwand, insbesondere in Gateway-Applikationen. Bild 1 zeigt die Architektur eines BCM, Bild 2 die eines Gateways, die jeweils mit einem einzigen Mikrocontroller realisiert wurden.

 

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Bild 2. Blockschaltbild einer Gateway-Anwendung.

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Bild 2. Blockschaltbild einer Gateway-Anwendung.

Die zahlreichen Interrupt-gesteuerten Aufgaben setzen klar strukturierte Software-Architekturen voraus, wenn man eine Echtzeitsteuerung gewährleisten will. Neben Datendurchsatz, Bandbreite, Speicher und den richtigen Peripheriefunktionen benötigt ein Mikrocontroller entsprechende Leistungsreserven, um alle auftretenden Situationen bewältigen zu können. Gerade im Bereich Karosserieelektronik konzentriert man sich auf die Wiederverwendung bewährter und validierter Software. Die Wiederverwendung von altem Code vereinfacht und beschleunigt zwar die Software-Entwicklung, aber neue Funktionen müssen mit Hilfsrahmen (Wrapper) eingebunden werden. Solche zusätzlichen Software-Schichten führen letztlich zu einer erhöhten Auslastung der CPU. Ein weiterer Aspekt: Bei Karosserieelektronik dreht sich alles um Optionen. Ein einfach ausgestattetes Fahrzeug kann in der Regel mit 1 Mbyte oder weniger Code auskommen, da nur eine begrenzte Anzahl von Optionen unterstützt werden muss. In einem Oberklassefahrzeug mit Vollausstattung werden zusätzliche Module an die Kommunikationsbusse angeschlossen, die mehr Speicher im Karosseriesteuergerät voraussetzen. Die Basis-Software des BCM bleibt von der Einstiegs- bis zur Oberklasse jedoch gleich; daher müssen die Controller, die ja das ganze Spektrum von Fahrzeugmodellen unterstützen sollen, entsprechend skalierbar sein. Auf diese Herausforderung hat Freescale Semiconductor mit einer neuen Mikrocontroller-Architektur reagiert.

1. Teil: 32-bit-Mikrocontroller-Plattform für Karosserieelektronik
2. Teil: Qorivva-Architektur deckt Single- und Multi- Core-Lösungen ab
3. Teil: Architektonische Aspekte der MPC564xB/C-Produkte
4. Teil: Anforderungen an Safety und Security werden weiter zunehmen

Weiterführende Links:

• Freescale Semiconductor: Automotive-Sensormodule für Tower System
• Freescales Semiconductor: SafeAssure: Initiative für Funktionale Sicherheit
• Freescale Semiconductor: Airbag-Sensoren
• Know-how rund um Schnittstellen, Protokolle und Co.: Entwicklerforum Mikrocontroller – embedded connectivity: Jetzt anmelden!
• Sensor-IC kombiniert kapazitive und resistive Berührungserkennung
• Renesas Electronics: Mikrocontroller mit integrierter Resolver-Sensorschnittstelle
• Renesas Electronics Europe: Mikrocontroller nimmt weniger als 0,4 mA/MHz auf
• Freescale Semiconductor: Single-Chips für Instrumenten-Cluster