Wie sich mit elektrischen Lenksystemen im Auto Spritverbrauch und Emissionen reduzieren lassen

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MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

ISH Ingenieursozietät GmbH

RECOM Power GmbH

Texas Instruments Deutschland GmbH

Spezielle Mikrokontroller für den Einsatz in Kfz-Steuergeräten

Texas Instruments bietet Mikrokontroller an, die speziell für komplexe und sicherheitskritische Steuergeräte im Automobil konzipiert sind. So etwa die Mikrokontroller-Familie TMS570 für den Einsatz in elektronischen Lenkungssystemen. Diese Mikrokontroller bestehen aus verschiedenen Derivaten in 130-nm- oder zukünftig auch in 65-nm-CMOS-Technologie mit ARM Cortex R4 und/oder Cortex M3 CPUs in verschiedenen Kombinationen.

32-Bit-CPUs für extrem rechenintensive Anwendungen

Die 32-Bit-Cortex-R4-CPU, die mit bis zu 180 MHz getaktet werden kann, wird hauptsächlich für komplexe Applikationen eingesetzt, bei denen die Rechenleistung im Vordergrund steht.

Einige Derivate verfügen zusätzlich noch über eine „Floating-Point Unit“ (FPU) für Fließkomma-Operationen (Cortex R4F). Der Cortex R4 kann Dank des Thumb-2 Befehlssatzes abwechselnd, je nach den Anforderungen des Programmcodes, 16- oder 32-Bit Befehle verarbeiten. Dadurch wird ein optimaler Kompromiss zwischen Rechengeschwindigkeit und Codegröße erzielt.

Die TMS570 Mikrokontroller bilden eine skalierbare Familie, deren Bausteine verschiedene Speicherkonfigurationen abdecken. Momentan sind Derivate mit einem integrierten Flash Programmspeicher von 512 KByte bis zu 2 MByte und mit Datenspeicher von 48 KByte bis zu 160 KByte verfügbar.

Frei programmierbarer Timer-Co-Prozessor

Eine wichtige Komponente der Mikrokontroller TMS570 zur Ansteuerung von elektrischen Motoren ist der „High End Timer“ (HET). Hierbei handelt es sich um einen frei programmierbarer Timer-Co-Prozessor der über spezielle Instruktionen programmiert werden kann. Ein Programm steuert dabei bis zu 32 frei als Ein- oder Ausgang konfigurierbare Pins an. Dieses Programm wird während der System-Initialisierung in den RAM-Speicher des HET kopiert. Während der Applikation kann die CPU entweder direkt oder, zur Verringerung der CPU-Last, über einen dedizierten DMA Kontroller auf das HET RAM zugreifen. Generell ist es möglich mit einem HET-Modul zwei Dreiphasenmotoren anzusteuern.

Es gibt aber auch Derivate, die zwei HET Module zur Verfügung stellen. Aufgrund des hohen Maßes an Flexibilität ist der HET für eine Vielzahl von unterschiedlichen Aufgaben einsetzbar, beispielsweise zur Regelung verschiedener Motoren mit den unterschiedlichsten Inverterschaltungen. Darüber hinaus können mit dem HET auch digitale Sensorsignale von Hallsensoren oder Inkrementalgebern eingelesen und ausgewertet werden. Ein weiterer Vorteil des HET ist die Möglichkeit Ablaufsteuerungen ohne CPU Belastung zu implementieren, die z.B. Ausgangssignale oder Zustandsinformationen von Ereignissen an den Eingangsignalen abhängig machen.

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