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RKE in un'unità applicativa di controllo centrale

rke bcu freescale

Questo articolo introduce un concetto su come sfruttare la nuova tecnologia all’interno di un’unità di controllo centrale (BCU) del sistema del veicolo.

Molti di noi si saranno trovati in una situazione simile a quella che sto per descrivere. Quando lasciamo la macchina, con un semplice click del telecomando la chiudiamo e la rendiamo sicura fino al nostro ritorno. Si tratta di un’innovazione particolarmente sicura e conveniente rispetto alla chiusura manuale della macchina (qualche volta si possono addirittura dimenticare le chiavi all’interno). Il numero dei sistemi elettronici all’interno delle auto sta aumentando rapidamente, offrendo innovazioni ingegneristiche capaci di elaborare e semplificare ulteriormente i comuni sistemi, svilupparne di nuovi e renderli più intelligenti, sicuri ed ecologici che mai.

Se desideri maggiori informazioni su questo prodotto Freescale, invia una richiesta ad Arrow utilizzando il seguente modulo.

Diamo prima uno sguardo a tre nuovi driver tecnologici:
• Alte Prestazioni: abilita un sistema di controllo complesso
• Basso consumo: contribuite a salvare l’ambiente e le risorse energetiche per le future generazioni.
• Facilità D’uso: un alto livello di integrazione che metta gli ingegneri nella condizione di progettare e costruire sistemi di qualità user friendly.

Ogni punto descritto sopra riguarda una caratteristica chiave di un sistema moderno.
Sebbene possano apparire distinti, in realtà l’esperienza ha provato che quando si costruiscono sistemi potenti, ognuno dei punti diviene una parte essenziale del progetto.
Vediamo come i prodotti Freescale si adeguano a queste categorie.

Una visione d’insieme dell’MPC5516
L’MPC5516 fa parte della famiglia dei microcontrollori (MCU) a 32-bit MPC551x, destinati alle applicazioni automobilistiche. Esso fornisce delle caratteristiche d’impostazione e tool di sviluppo particolarmente avanzati. I Progettisti possono beneficiare di una potenza di elaborazione e calcolo di un dual-core supportata da una varietà di periferiche embedded (DSPI, IIC, eSCI, FlexCAN, FlexRay, timer, eQADC, ecc.) una flash memory da 1MB e 64 kBytes di RAM.

L’MC33696
L’MC33696è un loop con chiusura a fase (PLL) sintonizzato con trasmettitore UHF progettato per 304, 315, 426, 434, 868 e bande 915 MHz industriale, scientifica e medica (ISM). Il modulo ricevitore è basato su un‘architettura contenente un data manager Rx con un modulo incorporato Manchester Encoded (noto anche come Phase Encoded PE) per la decodifica dati. Il ricevitore include un’unità di misura della forza del segnale, utilizzata, per esempio, per il controllo LNA. Esso ha anche un oscillatore stroboscopico usato quando la fornitura di energia deve essere ridotta ma allo stesso tempo il ricevitore deve essere pronto.

L’MC33742
Il sistema chip base (SBM) dell’MC33742 si presenta come una soluzione di integrazione single-chip usata frequentemente nei sistemi automobilistici per ridurre ed ottimizzare lo spazio. L’ SBC include due regolatori di voltaggio VDD e V2 ed un trasmettitore CAN, un supervisore ed un modulo di gestione low-power. Il regolatore di voltaggio +5V VDD è sicuro ed è stato disegnato per distribuire corrente superiore a 200 mA. Il regolatore di voltaggio +5V V2 si serve di un transistor PNP che fa sì che la corrente venga ridotta a parametri del transistor.

Com'è possibile che l’Applicazione RKE sia compatibile con altre unità?

Tutti i dispositivi Freescale sono ideali per applicazioni remote (RKE). L’MCU MPC5516 offre sufficiente energia per effettuare un controllo completo del sistema ed un messaggio di procedura. Esso include, tra le altre caratteristiche, varie modalità low power ed una periferica FlexCAN per stabilire una connessione CAN. L’ SBC MC33742 supporta il sistema di alimentazione a +5V, ed un trasmettitore CAN integrato trasmette messaggi attraverso il bus CAN. Le diverse modalità SBC low-power sono bilanciate da un sistema intelligente con componenti wake-up. Insieme tali componenti rendono l’MC33742 una parte essenziale dell’applicazione RKE. La connessione a banda wireless UHF si stabilisce attivando il trasmettitore MC33696, una soluzione destinata alla trasmissione di messaggi in modalità wireless.

Inizializzazione Sistema 1 e Sistema 2
Quando il sistema è attivato, il regolatore VDD dell’MC33742 +5V viene acceso e l’ SBC viene impostato sulla modalità normale. L’MPC5516 viene supportato e si comporta come se fosse stato resettato. L'MCU configura il supervisore dell’MC33742 tramite SPI 1. In seguito l’SBC entra in modalità normale e parte un’inizializzazione. Il supervisore SBC è periodicamente innescato dalla MCU. L’MC33742 si trasforma in un regolatore addizionale +5V e V2 per alimentare altri dispositivi di sistema tipici nell’area BCU come eXtreme switches, COSS ed MSDI, e la MCU esegue la configurazione dell’applicazione BCU. La configurazione di sistema è terminata impostando l’ MC33696 in modalità ricevitore. Ora il BCU è pronto per eseguire vari compiti definiti dal progettista dell’applicazione. Diamo uno sguardo più da vicino al Sistema 1 ed al Sistema 2 per vedere come essi operano sia quando il driver chiude o mette al sicuro o apre e rende insicura l’automobile.

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Sistema 1 - Rendere sicura l’automobile
Il processo può essere suddiviso nei seguenti step.

Ricevere il messaggio
Il telecomando trasmette il messaggio per chiudere e rendere sicura la macchina. L’MC33696 agisce e decodifica il messaggio Manchester Encoded. Ora il bus SPI 2 trasmette i dati, mentre l’ MC33696 si comporta come un bus master SPI 2 e la MCU come un bus slave SPI 2.
La trasmissione dati è gestita da segnali SCLK e MOSI, mantenendo il baud rate di configurazione. Una volta che il messaggio viene accettato, la MCU verifica il contenuto dei dati per evitare cattive interpretazioni.

Verifica del messaggio
La verifica del messaggio dati viene eseguita attraverso l’algoritmo Manchester encoding. Il timer di periferica MCU può essere utilizzato per semplificare il processo di codifica. Il modulo MCU SPI è ora configurato come un bus master SPI 2 e l’operazione dell’ MC33696 viene cambiato dalla modalità ricevitore in modalità trasmittente. La trasmissione dati viene avviata usando linee SCLK, MOSI ed SS. L’ unità di telecomando verifica i dati del messaggio e in caso positivo invia un codice di identificazione. La procedura di verifica può essere ripetuta molte volte se necessario e il numero di cicli è scelto dal progettista del sistema.

Configurazione di sistema
Una volta ricevuto il codice di autentificazione la MCU notifica i sistemi di applicazione rilevanti attraverso un bus CAN. Ora i sistemi di applicazione possono entrare in modalità low-power o eseguire un’azione, a seconda delle funzionalità desiderate (per esempio attivando il blocco chiave).
Il BCU ora aspetta una risposta dal sistema, configurando l’ MC33696 per ricevere e disconnettendo la linea SCLK per scaricare il pin buffer MC33696 SCLK. La MCU configura l’ MC33742.

Sistema 1 - Rendere insicura la macchina
Eseguire un wake-up
Il messaggio del telecomandoè ricevuto dal trasmettitore MC33696. Il segnale MC33696 SCLK appare sul pin MC33742 L3 e attiva l’SBC. L’SBC entra in modalità normale ed il regolatore VDD viene cambiato.
La MCU è supportata e l’inizializzazione MCU viene eseguita.

Tracciare la sorgente di wake-up
La sorgente wake-up viene tracciata leggendo il registro dei contenuti wake-up MC33742(WUR) attraverso il bus SPI 1 bus. Se l’MC33696 ha innescato un sistema di wake-up, poi la MCU configure il bus SPI 2 con modulo SPI come uno slave ed interconnette la linea SCLK. In questo modo si perdono alcuni bytes perché la MCU non era capace di ricevere il messaggio. Ora l'MCU aspetta un nuovo messaggio RKE per verificare i dati ed eseguire l’autentificazione nello stesso modo sopra descritto. Viene eseguita l’inizializzazione del Sistema 1 solo nel caso di una riuscita autentificazione. Se il messaggio non contiene dati insicuri la BCU entra in modalità low power ancora. Il meccanismo descritto è molto utile se si lavora in ambienti rumorosi. A volte il rumore può essere interpretato come segnale di telecomando e causare errori nel sistema. Un’altra fonte del sistema wake-up può essere un messaggio CAN ricevuto da un trasmettitore MC33742 CAN.

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Sistema 2 - Rendere sicura la macchina
Il messaggio del telecomando di verifica dati è identico a quello del Sistema 1 Sistema 2
La configurazione viene eseguita nella stessa maniera eccetto che l SBC e la MCU entrano in differenti modalità di low-power. L’SBC conserva la fornitura di energia VDD per MCU e l’ MPC5516 entra in modalità Sleep 2, abilitare il wake-up su una ricezione messaggio SPI. L’ MPC5516 offre sorgenti wake-up nella modalità Sleep 2 come segue:
• Real time clock (RTC)
• Interruzione autonoma periodica (API)
• I/O pins wake-up su negativo, positivo o transizioni

In caso di soluzione, Sistema 2, il pin wake-up I/O connesso alla linea di segnale SPI SCLK è usata per azionare la MCU. Durante la modalità low-power, la MCU deve periodicamente aggiornare il supervisore SBC per evitare il re settaggio.

Sistema 2 - Rendere insicura la macchina
Avviare il wake-up
Il messaggio di telecomando viene ricevuto e decodificato dal trasmettitore MC33696.
L’ MPC5516 lascia la modalità Sleep 2 quando il segnale SCLK appare sul pin I/O.
La MCU può agire dopo un reset o si avvia da qualche parte nella memoria del programma.
Tale abilitazione è dovuta al recupero di registro caricato prima che la MCU entri in modalità Sleep 2. Il reset di recupero registro contiene l’indirizzo di memoria del programma, dove il contatore si avvia con l’inizializzazione del processo di wake-up.

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L’algoritmo del messaggio di autentificazione può essere eseguito sia esternamente alla RAM che esternamente ad una flash memory, a seconda della scelta del progettista dell’applicazione. Il codice lanciato fuori dalla RAM ha un sistema di recupero dati più rapido, ma è limitato dalla capacità RAM e la necessità di copiare un programma di applicazione nella RAM prima di entrare in modalità Sleep 2. In più il consumo di energia della MCU aumenta con il numero di blocchi RAM abilitati. D’altra parte, una flash memory offre spazio sufficiente per il codice di applicazione, ma il trade-off è un sistema con recupero dati più lento.

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