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Fit für den Einsatz im Automobil

Mikrocontroller MSP430 mit niedriger Stromaufnahme AEC-Q100-qualifiziert

31. August 2012, 10:16 Uhr | von Ralf Eckhardt

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Einsatz in einer stromsparenden Systemsteuerung

Für diese Applikation hat Texas Instruments ein Referenz-Design entwickelt. Dieses übernimmt die Funktion eines Zentralsteuergerätes und besteht aus einer Platine mit einem TMS570-32-bit-Mikrocontroller sowie einem MSP430. Der MSP430 kontrolliert die Spannungsversorgung des Hauptrechners, der sich von mehreren externen Sensoren und Aktoren einschalten lässt. Letztere sind über den LIN-Bus an die Hauptplatine angebunden.

Hier lässt sich der MSP430 als Stromspar-Manager einsetzen, um bei Bedarf zum Beispiel nur die Stromversorgung des Hauptrechners in einem Zentralsteuergerät des Autos einzuschalten. Die Applikation ist ein elektrisches Türschloss. Mit einer Fernbedienung im Schlüssel werden die Fahrzeugtüren entriegelt. Sendet der elektronische Schlüssel ein codiertes UHF-Signal aus, das der Empfänger im Fahrzeug erkennt, dann wird der MSP430 des Empfängerknotens aufgeweckt. Der Baustein generiert einen dominanten LIN-Bus-Pegel, wodurch der LIN-Transceiver im Zentralrechner geweckt wird. Dieser wiederum reaktiviert den MSP430 im Zentralrechner, der dann die Spannungsversorgung für den Hauptrechner einschaltet. Der Hauptrechner baut die LIN-Kommunikation mit dem Empfängerknoten auf, um die Instruktionen zum Öffnen der Fahrzeugtür zu erhalten. Die LIN-Knoten des Türverriegelungsmechanismus werden anschließend vom Hauptrechner angesteuert und die Türen werden entriegelt.

Als Zusatzfunktion lässt sich der MSP430 im Zentralsteuergerät als Echtzeituhr nutzen. Er stellt dem Hauptrechner die Zeitdaten über die serielle synchrone Schnittstelle zur Verfügung. Somit kann im Falle eines verschlossenen Autos der Hauptrechner im Zentralsteuergerät komplett abgeschaltet werden.

Als weitere Variante ist es möglich, mit dem MSP430 den CAN-Bus zu überwachen und bei einer CAN-Aktivität den Hauptrechner einzuschalten. In der Zukunft wird es auch AEC-Q100-qualifizierte MSP430-Bausteine geben, die über einen FRAM-Speicher verfügen. Diese Derivate lassen sich zusätzlich als schnelle EEPROM-Speicher nutzen, um aktuelle Konfigurationsdaten des Hauptrechners nichtflüchtig zu speichern (Bild 2).

Mehr und mehr Anwendungen in heutigen Fahrzeugen werden diagnosefähig gemacht. Das gilt insbesondere für Sensor- und Aktorknoten, die über keine Busanbindung verfügen. Zu nennen wären hier beispielsweise Motoren, Lüfter, Benzin- und Kühlwasserpumpen sowie Kühlwasserventile – oder alle Sensorsysteme, die Daten an den Zentralrechner liefern. Dazu ist eine Busanbindung notwendig, die bei einem Anwendungsfehler dem Diagnosegerät die Fehlerdaten über das Fahrzeugnetzwerk zur Verfügung stellt. Für einfache Anwendungen, wie eine Schiebedachsteuerung, eine Spiegelverstellung oder eine Sitzheizung, kommt in der Regel der LIN-Bus als Kommunikationsschnittstelle mit dem Zentralsteuergerät zum Einsatz. Diese Schnittstelle stellt der MSP430 sowohl als Master und auch als Slave zur Verfügung. Hier lassen sich SiP- oder SoC-Lösungen realisieren, um komplexe analoge Treiberbausteine, wie sie für LED-Fahrlichtsteuerungen zum Einsatz kommen, intelligenter und somit diagnosefähig zu machen.

Eine weitere Anwendung ist der Einsatz von kapazitätsgesteuerten Tasten und Schiebereglern im Automobilbereich. Die Tastenmechanik lässt sich hier z.B. einsparen und es können Multifunktions-Bedieneinheiten – wie die von Smartphones – für die Steuerung des Navigationssystems eingesetzt werden. Auch eine Anwendung in der Bedieneinheit der Klimaanlage ist denkbar.