【车载开发系列】MCU选型

【车载开发系列】MCU选型

一. 重要概念

在了解MCU选型之前,必须要知道以下这几个概念。
固件:这个概念在不同的系统中有不同的含义,不管如何,程序BIN文件也是固件,本文的固件就是编译软件编译完成后的完整BIN
PIN TO PIN:管脚兼容
Code为程序代码部分
RO-data 表示 程序定义的常量const temp;
RW-data 表示 已初始化的全局变量
ZI-data 表示 未初始化的全局变量
MPU Micro-Processor Unit,微处理器
在这里插入图片描述

二. MCU选型的风险

风险1

硬件工程师缺乏软件知识,根据经验或者其他类似项目使用过该型号的MCU,主观选择好已经用过的MCU,但是项目变化,原先配置的MCU FLASH空间可能不足,内存可能不足会导致项目风险大大增加;

风险2

软件工程师不熟悉硬件外部电路原理,对成本不敏感,需要更理解底层的工程师如驱动工程师来解决。软件工程师喜欢大FALSH 大RAM 给编程预留足够余地,但是较少甚至没有考虑过成本情况。

三. MCU选型要点

涉及硬件MCU的项目选型中,MCU的FLASH空间,SRAM空间大小对软件涉及影响非常之大。因此如何选择一款符合项目要求,成本又低的MCU非常的重要。
这就需要软件开发工程师根据当前项目需求情况以及后续项目升级需求上考虑选择,硬件工程师需要更多听取软件的意见来选择型号!
懂软件与硬件的系统工程师,在此可以发挥出重要价值。

四. MCU选型维度

1,看Flash和RAM容量、余量
2,看管脚数量够不够
3,看运算能力,主频多少
4,看通讯接口资源够不够 - 为了保证开发效率一定要选择带硬件接口的,不用软件模拟的
5,看是否带FIFO或者DMA - 需要处理大量数据时必须带

五. MCU 选型需要考虑的因素

1)ROM/RAM

MCU单片机运行时主要存在两个区域,只读的代码code以及const字符串数据,存放在FLASH空间中,可读写的全局变量,静态变量,局部变量等均分布在SRAM中。程序启动初始化时RW-data等从flash拷贝到SRAM,执行的程序等还在ROM(FLASH)中执行。
需要提前,分析好,各个软件模块所用的 ROM/RAM资源。最好能够细化到各个模块各占用多少ROM/RAM。(特别是占用比较大的模块,例Lib相关)

2)速度/主频

时钟频率越高速度越快。
时钟频率越高功耗也就越大。
因此,要尽量寻找可以在很高的时钟频率下运行而功耗又不高的单片机。
在应用过程中不需要高频的主频参与运算时,可以适当降低主频,可以间接降低整体的功耗,这样就可以实现主频可控了。
大部分的MCU在进入低功耗后就会把IO口的时钟完全关闭,这时的IO口是没有输出能力,当这些外设的控制脚使能后,可能会有一定程度的漏电流,所以在进入低功耗之前,需要将外设的控制脚的状态提前预设好,防止有意外的漏电流。

3)分析外设需求

根据设计需要,选择GPIO数目,ADC数目, UART /SPI /IIC 等模块。寻找一款集成所有这些外设的单片机。

4)工作电压(VCC)

工作电压越高,单片机的功耗也就越大。因此,必须要尽可能地降低工作电压。我们一般都是用一次性的锂电池供电3.3V(满电)~2.4V(快没电)

5)仿真器

仿真器是硬件和底层软件调试时要用到的工具,开发初期如果没有它基本上会寸步难行。选择配套适合的仿真器,将会给开发带来许多便利。对于已经有仿真器的人们,在选型过程中要考虑它是否支持所选的芯片。

6)应用领域

一个产品的功能、性能一旦定制下来,其所在的应用领域也随之确定。应用领域的确定将缩小选型的范围,例如:工业控制领域产品的工作条件通常比较苛刻,因此对芯片的工作温度通常是宽温的,这样就得选择工业级的芯片,民用级的就被排除在外。目前,比较常见的应用领域分类有航天航空、通信、计算机、工业控制、医疗系统、消费电子、汽车电子等。

六. 元器件选型基本原则

通用性原则:所选的元器件要是被广泛使用验证过的,尽量少使用冷门、偏门芯片,减少开发风险。
高性价比原则:在功能、性能、使用率都相近的情况下,尽量选择价格比较好的元器件,降低成本。
采购方便原则:尽量选择容易买到、供货周期短的器件。
可持续原则:尽量选择寿命周期长的器件。可替代原则:尽量选择pin to pin兼容芯片品牌比较多的元器件。
公司兼容原则:尽量选择以前老产品用过的元器件

<think>好的,我现在需要处理用户关于MCU车载应用电路设计的查询。首先,用户明确提到了MCU车载应用中的电路设计方案,引用了三个相关的资料,我需要仔细分析这些引用内容,确保回答准确且符合用户需求。 首先,引用[1]提到车载MCU面试涉及可靠性、功能安全、实时性、低功耗设计,以及选型、Layout、EMC对策等技术要点。这说明用户可能关注设计中的关键考量因素,如认证标准和实际应用问题。我需要强调AEC-Q100认证和ISO 26262功能安全的重要性,以及如何在实际设计中满足这些要求。 引用[2]讨论了MCU电源设计,包括环路补偿、保护机制和PCB布局策略。这部分内容直接相关,用户可能需要具体的电源设计方案,例如如何选择电路类型,如何处理噪声和散热问题。需要详细说明电源设计的要点,并结合实际应用场景,比如低温启动或电压波动时的应对措施。 引用[3]介绍了车载无线吸尘器中使用MCU控制无刷电机的案例,提到了PWM方波控制和调速方法。这可能提示用户对电机控制应用感兴趣,需要将MCU车载设备中的具体应用案例包括进来,如电机控制、电源管理、传感器接口等,并说明相关设计策略。 接下来,用户的问题涉及电路设计方案,因此需要分模块讲解,比如电源设计、EMC对策、功能安全、通信接口等。每个模块需要结合引用中的技术点,例如环路补偿、PCB布局、多核架构整合等,同时加入实际案例,如引用中的吸尘器方案,以增强实用性。 同时,用户可能希望了解设计中的挑战和解决方案,比如国产替代、多核整合、OTA升级等。需要引用[1]提到的行业痛点,说明如何在这些方面进行优化,例如选择国产MCU时的兼容性测试,或采用模块化设计应对多核架构。 此外,需要确保回答结构清晰,分点阐述,每个部分都有技术细节和实际应用,例如在电源设计中提到LDO和DC-DC的选择,EMC对策中的屏蔽和滤波技术。同时,生成的相关问题要围绕用户可能进一步关心的方向,如具体设计工具、故障排查方法、国产替代案例等。 最后,检查是否符合系统级指令:使用正确的中文和LaTeX格式,如独立公式用$$...$$,例如计算功耗或电压的公式。同时,引用标识要正确添加,例如在提到功能安全时引用[^1],电源设计部分引用[^2],电机控制引用[^3]。 总结回答结构:首先概述MCU车载应用中的重要性,然后分模块详细讲解设计要点,结合实际案例,最后生成相关问题。确保每个技术点都有引用支持,并且语言自然,符合用户需求。</think>### MCU车载应用电路设计方案解析 MCU车载电路设计中需满足高可靠性、功能安全和实时性要求[^1],以下从核心模块展开说明: --- #### 一、**电源设计关键点** 1. **电路类型选择** - 优先选择支持宽输入电压(如$V_{in}=6V-36V$)的DC-DC或LDO,需满足AEC-Q100认证 - 示例电路: ``` Vin → EMI滤波器 → DC-DC Buck → LDO → MCU ``` - 关键公式:效率计算 $$ \eta = \frac{P_{out}}{P_{in}} \times 100\% $$ 2. **抗干扰设计** - 采用π型滤波电路抑制高频噪声 - 布局时避免电源线与信号线平行,引用[^2]中提到的“星型接地”降低地弹噪声 --- #### 二、**功能安全与通信接口** 1. **ISO 26262合规设计** - 双MCU冗余架构:主控MCU与监控MCU通过SPI交叉校验 - 硬件看门狗电路(如MAX6374)实现异常复位 2. **车载网络接口** - CAN FD总线设计:终端电阻匹配$120\Omega$,差分信号阻抗控制$90\Omega \pm 10\%$ - LIN总线节点需增加TVS管防护(如SMBJ5.0A) --- #### 三、**典型应用场景设计** 1. **电机控制(参考引用[^3])** - 无刷电机驱动电路: ``` MCU PWM → 栅极驱动IC(如DRV8301) → MOSFET全桥 → 电机绕组 ``` - 过流保护:采样电阻$R_{shunt}=5m\Omega$配合差分放大器检测电流 2. **传感器信号调理** - 温度传感器接口:PT1000采用恒流源电路($I=1mA$),24位ADC采集 - 振动传感器:前置放大器增益$G=100$,二阶低通滤波器截止频率$f_c=2kHz$ --- #### 四、**设计验证与优化** 1. **EMC测试对策** - 辐射发射超标时增加共模扼流圈(如DLW43SH101XK2) - 传导骚扰整改:调整X电容容量至$0.22\mu F$,Y电容接金属外壳 2. **低温启动优化** - 采用负压电荷泵电路维持LDO在$-40^\circ C$时的输出电压稳定性 - 软件层面增加预热模式:逐步提升PWM占空比至$D=85\%$ ---
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包

打赏作者

进击的横打

你的鼓励将是我创作的最大动力

¥1 ¥2 ¥4 ¥6 ¥10 ¥20
扫码支付:¥1
获取中
扫码支付

您的余额不足,请更换扫码支付或充值

打赏作者

实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值