Entwicklung und Ausblick aus Sicht eines Zulieferers
Microcontroller braucht das Auto
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Microcontroller braucht das Auto
High-End-Anwendungen benötigen manchmal auch Multicore-MCUs für schnelle Bild- oder Videoverarbeitung. Multithreaded Software für Multicore-Architekturen eignet sich jedoch weniger für Echtzeit-Verarbeitung, da einzelne Threads ihre Aufgaben nicht zwangsläufig in einer spezifischen Zeit beendet haben müssen. Daher eignen sich Multicore-MCUs in der Regel nicht für Steuersysteme mit Sensoren und Aktoren. Hierfür müssen Hardware und Software in der Regel individuell angepasst werden.
Bilderkennungssysteme können dagegen Nutzen aus einer Multicore-Verarbeitung ziehen. Diese müssen in kurzer Zeit erhebliche Bilddatenmengen verarbeiten. Zukünftige Kollisions-Vermeidungssysteme könnten das Fahrzeug automatisch abbremsen, wenn sie einen Fußgänger oder Radfahrer auf Kollisionskurs entdecken. Denso hat für sich jedoch noch nicht entschieden, ob der beste Ansatz für die Bilderkennung eher das asymmetrische Multiprocessing (ASP) mit „Single-Instruction-multiple-Data“-Anweisungen (SIMD) oder das symmetrische Multiprocessing (SMP) mit einem Hardware-Beschleuniger darstellt.
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Focus auf Sicherheit und Energiesparen
Fest steht, dass auch in Zukunft immer mehr MCUs in ein Auto eingebaut werden müssen, da mechanische Systeme verstärkt in elektrische und letztendlich elektronische Systeme verwandelt werden. Zukünftige Entwicklungen werden sich auf Sicherheit, Energiesparen, Unterhaltungssysteme und intelligente Transportsysteme beziehen. Die letzten Entwicklungen in dieser Richtung waren folgende:
- Precrash-Sicherheitssysteme: Der wichtigste Sensor ist ein Radar mit Millimeter-Wellen, das ein entgegenkommendes Fahrzeug an Hand der Reflexions-Messung einer 76,5 GHz-Welle feststellt. Wenn die MCU entscheidet, dass ein Unfall bevorsteht, werden ein akustischer Alarm ausgelöst, eine Vollbremsung eingeleitet und die Gurte gestrafft.
- Spurassistenzsysteme: Eine an der Windschutzscheibe montierte Kamera überwacht die weißen Begrenzungslinien einer Spur. Wenn das Auto diese überfährt, wird ein akustischer Alarm ausgelöst. Dieses System soll eingeschlafene oder betrunkene Fahrer schützen.
- Stabilitätskontrollsysteme: Diese Systeme sollen eingreifen, wenn das ABS alleine nicht mehr helfen kann. Wenn z.B. ein Fahrer auf einer nassen kurvigen Straße bremst, kann das Auto in eine unkontrollierte Rotation geraten. ABS-Systeme nutzen lediglich Informationen von Sensoren, die die Geschwindigkeit der einzelnen Räder melden und können deswegen hier nicht helfen. Ein Stabilitätssystem beinhaltet dagegen zwei Beschleunigungssensoren, die zweidimensional die horizontale Beschleunigungen messen, zuzüglich ein Sensor, der die Winkelgeschwindigkeit misst. Zusätzlich ist das System mit Sensoren und Aktoren für Gas und Bremse verbunden. Im Notfall wird so das Gas automatisch zurückgenommen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu reduzieren.
Heutzutage liefern Navigationssysteme „lediglich“ Karten- und Verkehrsinformationen. Bezüglich künftiger Navigationssysteme erwartet Denso die Integration von Wetterberichten, Internet-Zugang und sogar Fernsehmeldungen über einen Stimmen-Synthesizer. Drahtlose Netzwerke werden interaktive Kommunikation erlauben. Neue Steuersysteme werden ebenfalls mit der Außenwelt kommunizieren. Neue Sicherheitssysteme werden Leben retten und neue HMIs (Human-Maschine-Interface) werden akustische, grafische und biometrische Funktionen zur Verfügung stellen. Auch die Straßen werden durch Reise-Assistenzsysteme und elektronische Mautsysteme sicherer. Denso hat angekündigt, MCUs zu produzieren, die für alle drei Bereiche des automobilen Lebens – Fahrzeuge, HMIs und Straßen – intelligente Funktionen bereitstellen.
Dipl-Ing. Frank Riemenschneider
ist bei der Zeitschrift Elektronik verantwortlicher Redakteur für die Bereiche Mikroelektronik und Leistungselektronik.
FRiemenschneider@elektronik.de
Siehe auch:
Freescale: 8-Bit-Mikrocontroller für Automobil-Anwendungen
Japans Fahrzeuginformations- und Kommunikationssystem
Das Fahrzeuginformations- und Kommunikationssystem stellt Autofahrern in Japan Verkehrsinformationen zur Verfügung. Es meldet Staus, gesperrte Strassen usw. in Echtzeit mit Texteinblendungen und Grafiken rund um die Uhr. Das System erhält seine Informationen durch HF- oder optische Sender, die entlang der Strassen installiert sind. Auf Autobahnen überträgt der Sender Informationen, die bis zu 200 km in Fahrtrichtung bezogen auf die aktuelle Fahrzeugposition abdecken. Bei örtlichem Verkehr werden 30 km in Fahrtrichtung abgedeckt. Die Benutzerschnittstelle ist ein Stimmen-Synthesizer oder eine Anzeige auf dem Bildschirm des Navigationssystems. Wenn z.B. ein Stau existiert, sagt eine Stimme „5 Kilometer voraus kommt ein Stau“. Indem er eine GPS-Karte heranzieht, kann der Fahrer eine Ausweichroute festlegen und den Stau umfahren. Der wesentliche Unterschied zu dem TMC-System in Europa besteht darin, dass die Informationen in Echtzeit sofort verfügbar sind und nicht verzögert den Fahrer erst dann erreichen, wenn er längst im Stau steht, weil z.B. die Polizei zu lange gebraucht hat, die Störung einzuspeisen. Das VICS-System ist zurzeit erst im Umfeld der Großstädte verfügbar.
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- Design für Automotive-Software
