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瑞萨汽车仪表解决方案

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当今各种应用的整合正在加速发展,瑞萨以汽车、移动终端、PC/AV三个前沿领域的解决方案为核心,以在多个领域培育出的专门技术,为客户提供满足其需求的开发平台。此外,瑞萨还凭借着雄厚的科研实力,在以微控制器为核心,以模拟器件、功率器件等丰富的产品阵容支持着汽车领域的前沿应用,提供符合世界标准的器件和开发环境,同时,瑞萨作为FlexRayAutosarJaspar等协会会员,与世界各标准化团体成员一同控讨前沿技术、参与各种标准化活动。


瑞萨提出了“汽车的进化从瑞萨开始”。因此,瑞萨在全方位的应用中,提供强大的功能、卓越性能及可靠的解决方案。诸如在汽车车身和舒适设备方面,提供了仪表板、AFS(适应前大灯系统)、BCM(车身控制模块)车门、座椅、电动车窗、雨刷器、空调、智能钥匙、动力传动系统、发动机控制、变速箱控制等;在驾驶员信息系统方面,提供了GPS导航、远程信息处理技术、汽车音响 Bluetooth等;在被动安全方面,提供了诸如安全气囊、TMPS(胎压监测系统)、ABS(防抱死刹车系统)等;在主动安全方面,提供了诸如ACC(自适应巡航控制)、激光雷达、毫米波雷达、泊车辅助系统等;在车载网络方面,提供了FlexRayxCANLIN等。这些都是瑞萨致力发展的项目。


 


一、瑞萨汽车仪表盘用MCU的市场占有率


瑞萨作为汽车电子研究、开发于一体的著名厂商,一直以来致力于把其核心产品面向全球推厂,据统计,全球15OEM车厂采用了瑞萨MCU,其中北美有1家,欧洲有7家,日本有7家公司。在全球占据了18%的份额,其中日本更是高达38%,如图1所示。


 



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二、汽车仪表盘发展趋势


由于一般动圈式指示表具有抗震性能差、过载能力弱、指针易抖动等弱点,而动磁式十字交叉机也存在一致性、通用性差的缺点,业内人士和专家普遍看好步进电机式汽车仪表。


步进电机式仪表与先前的模拟式(动圈式或动磁式十字交叉线圈)仪表相比有显著特点:


l         指示精度高


l         一致性比较好


l         重复性和通用性较好


l         可靠性和稳定性高


下一代汽车仪表,将向集成大规模图像显示功能、网关功能等方向发展。如图2所示。



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三、仪表盘MCU产品发展蓝图


瑞萨针对汽车仪表的不同发展阶段,准备了一系列高品质的MCU方案。从满足汽车仪表要求的基本型H8S/2282H8S/2280,到高端的H8SX/1544SH-2A等,能分别满足不同客户的需求。如图3所示。



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四、瑞萨汽车仪表盘用MCU介绍


瑞萨充分地考虑到不同客户的需求,在低端方面,推出了面向标准式仪表板基本型基本型H8S/228x,并提供面向Hybrid型的H8S/26xxH8SX/154x。在高端方面,瑞萨除了提供H8SX/1544SH-2A等以外,还计划提供高性能的H8SX/17xxSH2-A。此外,瑞萨还将推广面向纯图形显示的SH-4SH-4A MCU产品。


瑞萨一直以来非常重视中国巨大的市场,瑞萨首先推出了面向标准式显示的MCUH8S/2280。这是基于现有的H8S/2282开发的低价位产品,其市场化和设计工作全部在中国进行,通过省去CAN接口实现了低成本化。另外LCD的尺寸也根据中国的规格进行了修改。


目前,瑞萨在中国推出面向Hybrid型的H8SX/154x是现今欧洲刚开始搭载的仪表板,相信在市场飞速发展的中国,34年以后的需求将会大幅度增加。


H8S/228X是款硬件资源较为齐全的典型汽车仪表专用MCU,集4电机驱动、28×4 LCD液晶驱动为一体的单片专用MCU。满足车速、转速、油量、冷却水液位的信号采集、指针指示,以及里程、行车电脑的计算、显示。是款具有汽车工业级品质、高速运算能力的16MCU。随着国内汽车仪表技术发展,对仪表的性能及可靠性要求进一步提高,H8S/228X的设计方案具有明显优势。


H8S/228X MCU中嵌入“大正软件平台”,使之开发周期大为缩短。“大正软件平台”作为汽车(摩托车)通用技术平台,应具有最大的应用灵活性,以及高可靠性、高性价比。它采用功能可编程的组态方式,完成多种仪表设计。即通过在线调试设备修改设置参数来满足仪表各项功能要求。如:步进电机/十字线圈选择,各种样式LCD输出,电阻/PWM信号源的参数自适应匹配,指针刻度在线修正等,都无需重新编制软件。H8S/228X 连接示意图如图4所示。



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瑞萨除了半导体器件以外,还提供作为开发环境的仿真器(E10A)和评价板。另外,在OSCAN驱动器等标准软件方面,还有国际标准的Vector Infomatik公司作为强大的后援。H8S/2280H8SX1544概述如表1,表2所示。方框图如图5、图6所示。


1  H8S/2280概述














































功能


说明


CPU


H8S/2000内核


工作频率


20MHz(PLL)


电源电压      


4.5V5.5V


内部存储器


ROM 64KB(Flash Only)/RAM 2KB


定时器


16位×3通道(8I/O)


电机控制PWM


10位×16通道(4个仪表)


A/D转换器


10位×6通道


CAN2.0B



通信      


SCI×2通道


LCD控制器  


32SEG×4COM(1/4占空比)


其他内部外设功能      


子时钟(主时钟×1/128时钟)


(XTAL=4-5MHz)


工作环境温度      


-4085(20MHz)


封装      


QFP100(14×20mm,0.5mm间距)


 


 



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在图5中,分述如下:


SCI:串行通信接口


LCD:液晶显示


TPU:定时器脉冲单元


           2   H8SX/1544概述

















































功能


说明


CPU


H8SX内核


工作频率


40MHz


电源电压      


5V


内部存储器


ROM 512KB / RAM24KB(154x)


ROM 384KB / RAM16KB(154x)


定时器


16位×6通道(16I/O)


 


电机控制PWM


10位×16通道(4个仪表)


16PWM


12通道(2个仪表)


A/D转换器


10位×16通道


D/A转换器   


8位×2通道


CAN2.0B


RCAN2通道


通信      


SCI3通道


SSU2通道


其他内部外设功能      


声音发生器×4通道,HUDI


DMAC×4通道


工作环境温度      


-4085(40MHz)


-40105(40MHz)


封装      


LQFP144(20×20mm,0.5mm间距)



 


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五、瑞萨汽车仪表盘方案


   瑞萨在进行汽车电子研发的时候,不仅仅只是为了研制产品,而是想用户所想,在初始研发产生的时候就想到为用户提供一揽子的解决方案,比如瑞萨的单片机开方案、H8S/2282仪表方案、H8S/2282仪表框图、H8S/1544CAN仪表方案、H8S/1544CAN仪表框图等等。



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六、和步进电机厂家的合作


瑞萨和伟力在汽车仪盘领域开展了良好的技术合作:VID拥有先进的精密机电技术,提供仪表步进电机;Renesas为全球MCU领先供应商,提供仪表用微控制器。


伟力驱动技术(深圳)有限公司致力于汽车工业精密机电产品,如仪表步进电机、时钟步进电机、电机驱动芯片、电机卡座等。其中VID29系列仪表步进电机、VID69系列时钟电机广泛应用在汽车仪表上,并成为国内应用普遍的车用仪表电机品牌。它们的特点如下所示:








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VID29特点:


●宽电压:3.5V10V


●低功率:低于20mA5V


●工作环境温度:-40105


●超薄外形尺寸:Φ30mmX7.0mm


●高精度:步距角最小可达1/12°


     长寿命:采用汽车级特种工程塑齿形设计


 









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VID23特点:


●透明指针轴


●发光亮度强


●最大角速度:400°/S


●低功耗:20mA5V2x100mW


●高精度 宽温度范围 低功耗 超薄设计 长寿命


 


VID28特点:









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●独特的双指针独立输出功能


●工作电压范围:3.5V10V


●低功耗:20mA5V2×100mW


●高精度 宽温度范围 低功耗 超薄设计 长寿命


 


七、结束语


       我们相信,瑞萨提供的基于汽车电子的仪表最终能够充分满足用户的需求,我们将与时俱进,及时跟进最新的技术,继续提供核心的解决方案。

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