Effiziente Kommunikation zwischen Steuergeräten im Automobil Micro Link Interface: leistungsfähig von Chip zu Chip

Die Vernetzung von Chips über herkömmliche serielle Schnittstellen wie SPI reicht heute nicht mehr aus, um die verfügbaren leistungsfähigen Controller mit hohen Bandbreiten in Steuergeräten zu vernetzen...

Effiziente Kommunikation zwischen Steuergeräten im Automobil

Die Vernetzung von Chips über herkömmliche serielle Schnittstellen wie SPI reicht heute nicht mehr aus, um die verfügbaren leistungsfähigen Controller mit hohen Bandbreiten in Steuergeräten zu vernetzen. Sei es für Anwendungen im Automobil oder in Industrie-Steuerungen: Das „Micro Link Interface“, eine speziell entwickelte Chip-zu-Chip-Vollduplex-Schnittstelle, schafft Abhilfe.

Die Komplexität industrieller Steuergeräte hat sich in den vergangenen Jahren laufend erhöht, um hier mit den wachsenden Anforderungen an Komplexität, Datendurchsatz, Geschwindigkeit und mechanische Randbedingungen Schritt halten zu können. Ein Beispiel dafür sind die Steuergeräte für den Einsatz im Automobil. Hier haben sich die Anforderungen an die Geräte durch den Wunsch nach besserer Umweltverträglichkeit und leistungseffizienteren Motoren nicht nur seit dem Ansteigen der Ölpreise und dem Beginn der CO2-Diskussion drastisch erhöht.

Die höheren Anforderungen schlagen sich konkret direkt in der Bauweise neuer elektronischer Steuergeräte nieder, den so genannten „ECUs“ (Electronic Control Unit, Bild 1). Komplexere Steuerungsalgorithmen, die Verlagerung von Hardware-Aufgaben auf Software-Funktionen, die stärkere Nutzung von automatisch generiertem Code und hardware-unabhängigem Code lässt den Leistungsbedarf in den Steuergeräten im Automobil explodieren. Einfache 8-bit-Mikrocontroller werden durch einen oder mehrere leistungsstarke Prozessoren ersetzt, die mit 150 MHz oder höher getaktet sind. Bereits in einem absehbaren Zeitrahmen werden Multi-Prozessor-Systeme mit einer CPU pro Zylinderreihe für noch leistungsfähigere Steuerungen eingesetzt. Zur Außenwelt hin werden die neuen Steuereinheiten lokal mit intelligenten Sensoren und Aktoren sowie anderen Mikrocontrollern vernetzt; auf der Ebene des Automobils kommunizieren sie mit anderen ECUs über Verbindungen mit hoher Bandbreite wie FlexRay.

Zwar ist die Vernetzung über die SPI-Schnittstelle ein verbreitetes Protokoll zur seriellen Kommunikation, mit dem sich etwa ein Mikrocontroller mit einem Peripheriegerät oder Sensor verbinden lässt. Da jedoch die SPI-typische Implementierung für das Senden und das Empfangen der Daten denselben Takt verwendet, ist die Baudrate in der Praxis durch die Signallaufzeit, den so genannten „Loop Delay“, begrenzt. Die typische Grenze liegt hier bei 10 Mbaud. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Takt für beide Übertragungsrichtungen gleich sein muss.