微控制器

在当今汽车电气化的演进过程中,车载充电器 (OBC) 始终扮演着重要的角色——从车外交流取电,转换为直流电向车内主电池包充电,执行整车充电指令,完成充电过程。在新能源汽车中,一般会存在两个不同电压等级的电池:高压电池用于驱动电机,低压电池用于车内小型电子设备供电。直流-直流转换器(DC/DC)从高压动力电池包取电,转换成低压直流电,进而为车内的不同负载进行电力输送。

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▲图1. 典型OBC-DCDC系统框图

意法半导体新能源汽车创新中心针对大功率OBC-DCDC应用,以及终端客户对更快速的充电需求等,提出了系统解决方案。方案主要由40nm工艺,32-bit Arm®架构的车规级多核微处理器Stellar-E1,电源管理/系统基础芯片SPSA068/L9396,单通道栅极隔离驱动器STGAP2SICS,以及第三代功率半导体1200V SiC功率器件SCT015W120G3-4AG,SCT070W120G3-4AG组成。该方案为客户提供了完整配套的产品,满足客户大功率OBC-DC/DC的应用需求。

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▲图2. 意法半导体22kW OBC-DC/DC的系统解决方案框图

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▲图3. 意法半导体22kW OBC-DC/DC系统方案对应实物图

在架构层面,系统方案通过2颗Stellar-E1微控制器分别实现了PFC+LLC的环路控制,以及低压侧DC-DC的环路控制和整车通讯、功能安全等功能。SCTW015(070)N120G3-4AG则分别是PFC+LLC级和PSFB(移相全桥)级的SiC功率器件。STGAP2SICS对SiC功率管进行驱动,SPSA068/L9396负责为微控制器所需要的外设I/O接口、内核等不同电源轨供电。

在此之中,意法半导体重点推出了极具创新与技术价值的基于Arm®架构300Mhz主频微控制器Stellar-E1。

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▲图4. Stellar E1内部资源

Stellar E-1相关资源介绍

✦ 内核资源- 2*300Mhz Coretex-M7 Arm® 核心,可配成1个lockstep核或两个独立核进行使用;

✦ 电源专用高精度发波外设- HR-Timers, 模拟比较器等;

✦ 通讯接口资源- 4路SPI, 4路CAN FD, 3路LIN, 2路I2S, 2路I2C;

✦ 存储资源- 384kB RAM, 2MB FLASH, 64KB data FLASH, 支持CAN-FD和硬件OTA(A/B swap);

✦ 内置150Mhz硬件加密模块(HSM);

✦ 丰富的A/D转换资源- 8个独立的DAC内部采样模块, 2个独立的DAC外部采样模块,2个独立的16bit ΣΔ ADC模块及相关通用ADC/ Timers等;

✦ 系统相关资源-中断, 锁相环, CRC校验等。

Stellar-E系列MCU多种针对OBC-DCDC的专属设计,使其对客户系统具有相当优势。在性能、成本及安全(功能安全 & 信息安全)等方面均有亮点:

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系统方案的测试表现

系统板级测试及性能表现实况---

✦ 三相PFC效率测试条件和表现

➤ 峰值效率-98.63%➤ 输入电压-380VAC(L-L)

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▲图5. 三相PFC效率测试表现  

✦ 系统热应力表现

➤ SiC水冷室温25℃,水温21℃➤ 输入电压-380VAC(L-L)

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▲图6. 系统热应力表现 

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▲左:图7. 800V, 16A 三相PFC SiC热成像 

▲右:图8. 800V, 16A 3相PFC 主电感热成像

✦ 三相PFC满载测试表现

➤ 输入电压380VAC(L-L), 32A RMS➤ 输出电压800VDC, 25A, 20KW➤ 相电流ITHD: 3%➤ SiC水冷室温25℃, 水温21℃                                  

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▲图9. 800V, 20KW 相电流THD测量

系统基础芯片SBC---L9396

L9396的主要内部资源及特性功能如下:

✦ AEC-Q100车规认证,支持环境温度范围-40℃~135℃

✦ 完全符合ISO26262标准,支持客户系统功能安全ASIL-D等级

✦ 内部集成开关、线性电源:

➤ 升压控制器,9V,300mA

➤ 降压控制器,6.5V/7.2V,1A,开关频率465kHz

➤ 线性稳压器,微控制器I/O端口和ADC供电,5V/250mA能力

➤ 线性稳压器,微控制器I/O端口供电,3.3V/5V可配,100mA能力

➤ 可通过外部FET配置线性(最大750mA)/降压(最大1A)模式的稳压器,输出范围0.8~5V,用于微控制器内核供电

✦ 优化EMC,支持展频功能 

✦ SPI通讯功能、可配3.3/5V I/O电平等级,可配置问答式看门狗&窗口式看门狗

✦ 可配故障安全(fail safe)功能

✦ 内置10bit ADC,分立模拟输入引脚用于外部通用测量

✦ 过/欠压&温度监控,热关断功能

✦ TQFP64EP (10x10x1mm) 封装

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▲图10. L9396内部功能模块

意法半导体Gen 2 & 3 SiC功率半导体产品家族为OBC-DCDC应用提供多样选择

意法半导体拥有的第二代、第三代碳化硅功率半导体产品系列,可以全方位覆盖不同击穿电压等级,并具备多种不同导通电阻值、封装及栅-源电压等级,用来满足客户OBC-DCDC不同的功率需求。

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▲图11. 意法半导体第二、三代SiC功率半导体广泛覆盖

您可以登陆意法半导体官方网站---www.st.com了解更多产品及系统解决方案等相关信息,同时欢迎联系当地的ST销售办事处和分销商,获取有关产品定价和样品信息。 

来源:STM Automotive

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英飞凌科技股份公司(FSE代码:IFX / OTCQX代码:IFNNY)在2022慕尼黑国际电子元器件博览会上推出了用于工业驱动、电动汽车(EV)充电、电动两轮车、机器人等先进工业级应用的XMC7000系列微控制器(MCU)。XMC7000系列微控制器包括基于主频高达350-MHz 32Arm® Cortex®-M7处理器的单核与双核产品,以及搭配主频为100-MHz 32Arm® Cortex®-M0+ 处理器提供支持,且配置了容量高达8MB的嵌入式闪存和容量为1MB的片上静态随机存取存储器(SRAM)。该系列微控制器的工作电压范围为2.75.5 V,支持-40°C125°C的工作温度范围。

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英飞凌科技物联网、计算和无线业务副总裁Steve Tateosian表示:“当前,现代化工业设备在保证产品质量和稳健性的前提下,需要更高的计算性能和更丰富的外设。英飞凌凭借自身在工业级应用方面的系统理解和技术专长,推出了全新的XMC7000系列微控制器,该产品与英飞凌的软件和开发工具配合使用,可以满足相关需求。作为微控制器领域的领导者,英飞凌将持续扩展新产品的创新功能,以满足工业级应用的未来需求。”

英飞凌XMC7000系列微控制器的全新XMC7100XMC7200产品进一步丰富了面向工业控制领域的XMC系列微控制器阵容。英飞凌XMC7100配备了4MB闪存、768 kB RAM,并分为250 MHz单核或双核两个版本,采用了100144176引脚的QFP封装或者272引脚的BGA封装。英飞凌XMC7200配备了8 MB闪存、1 MB RAM,并分为350 MHz单核或双核两个版本,采用了176引脚QFP封装或272引脚的BGA封装。

关于英飞凌XMC7000系列微控制器

XMC7000是英飞凌最新的工业微控制器产品系列。该系列配备了CAN FDTCPWM、千兆以太网等外设,可提高设计灵活性,为设计师创造附加价值。XMC7000架构采用了稳健、低功耗的40纳米嵌入式闪存技术,可提供领先的计算性能,以满足高端工业应用的需求。

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这款新推出的微控制器系列包括基于Arm® Cortex®-M7处理器的单核和双核产品,并由Arm® Cortex®-M0+提供支持,可助力设计师优化其终端产品,以适应工业应用不断变化的、苛刻的工作环境。该系列微控制器拥有先进的外设和强大的安全功能,可满足客户对高质量微控制器平台的要求。XMC7000系列的工作温度范围为-40°C125°C,能够在条件恶劣的环境中运行,且具有低功耗模式,在工作状态下电流消耗仅为8 μA,尤其适用于对功耗有极高要求的应用。XMC7000拥有很大的灵活性,分为四种封装和引脚类型,共有17种产品型号,可满足各种类型的设计需求。

XMC7000系列微控制器可与英飞凌最新的ModusToolbox 3.0开发平台兼容,为开发者带来独特的开发体验,创造工业应用、机器人、电动汽车充电等各种用例。除了XMC7000系列外,英飞凌ModusToolbox 3.0开发平台还能够兼容使用PSoC™、AIROC Wi-FiAIROC Bluetooth®EZ-PD PMG1微控制器等英飞凌产品的嵌入式应用。如需下载ModusToolbox 3.0,请访问:https://softwaretools.infineon.com/tools/com.ifx.tb.tool.modustoolbox

供货情况

英飞凌XMC700系列现已开始供货,如需了解更多关于该完整解决方案的信息,请访问www.infineon.com/XMC7000

如需进一步了解英飞凌为提升能源效率所做出贡献,敬请访问:www.infineon.com/green-energy

关于英飞凌

英飞凌科技股份公司是全球领先的半导体解决方案提供商,致力于让生活更便捷、更安全、更环保。英飞凌的微电子技术是通向美好未来的关键。英飞凌在全球拥有约50,280名员工,2021财年(截至930日)的收入约为111亿欧元。英飞凌在法兰克福证券交易所(股票代码:IFX)及美国场外交易市场OTCQX International Premier(股票代码:IFNNY)上市。

更多信息请访问www.infineon.com

更多新闻请登录英飞凌新闻中心https://www.infineon.com/cms/cn/about-infineon/press/press-releases/

英飞凌中国

英飞凌科技股份公司于1995年正式进入中国大陆市场。自199510月在无锡建立第一家企业以来,英飞凌的业务取得非常迅速的增长,在中国拥有约2600名员工,已经成为英飞凌全球业务发展的重要推动力。英飞凌在中国建立了涵盖研发、生产、销售、市场、技术支持等在内的完整的产业链,并在销售、技术研发、人才培养等方面与国内领先的企业、高等院校开展了深入的合作。

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光模块解决方案小尺寸 M030G/M031G 系列微控制器,获得2022「ASPENCORE 全球电子成就奖」(World Electronics Achievement Awards, WEAA) 年度微控制器/接口产品奖 (Microcontroller/Interface of the Year) 殊荣

新唐科技成立的宗旨是为半导体产业带来创新的解决方案,公司专注于开发微控制/ 微处理器、智能工业物联网及智慧家居相关应用之IC产品,相关产品在工业电子、消费电子及计算机市场皆具领先地位。鉴于5G的蓬勃发展,新唐了解到无论是在电信或是数通网络,对于光通讯的基础建设皆有强烈的需求。因此于2022年初,推出NuMicro® M030G/M031G系列微控制器,为市场提供完整的光模块解决方案平台。 

完全符合光模块应用的NuMicro® M030G/M031G系列微控制器,拥有五大特色:

1、小尺寸封装,包含QFN24 3mm x 3mm及QFN33 4mm x 4mm;

2、内建高准确度温度传感器,于-40 °C至105 °C下准确度为±2 °C;

3、高速I2C接口,从机模式可达1 MHz;

4、内建硬件曼彻斯特编解码器,可供光通讯应用做曼彻斯特编码转换;

5、优化的DAC,支持自动数据产生功能,搭配曼彻斯特编解码器,可高速地输出平顺的曼彻斯特码正弦波。 

除了五大特色以外,NuMicro® M030G/M031G系列微控制器共配备了4组DAC及高达16通道的ADC,新唐科技将丰富的模拟周边整合于小尺寸的IC中,让此系列微控制器的应用更具弹性。除了光模块的应用,NuMicro® M030G/M031G系列微控制器也广泛地使用于传感器、小尺寸屏幕、小家电、电源模块、微投影机、穿戴装置等应用中。 

《ASPENCORE》为全球电子技术领域知名媒体集团,其主办之全球高科技领袖论坛—全球双峰会,于今年 (2022) 是第五年举办,此高端专业峰会已累积相当的信誉,在电子行业中闻名遐迩。于峰会中所颁发的「全球电子成就奖 (World Electronics Achievement Awards)」,目的为评选并表彰对推动全球电子产业创新做出杰出贡献的企业和管理者,而获奖的产品也被视为行业领先者。经由 ASPENCORE 全球资深产业分析师组成的评审委员会以及来自亚、美、欧洲的网站用户群共同评选后,NuMicro® M030G/M031G系列微控制器,获得了年度微控制器/接口产品奖 (Microcontroller/Interface of the Year) 的殊荣。 

随着5G基础建设、数据中心及物联网的发展,无论是光通讯网络,还是智慧传感器,都将成为人类生活不可或缺的一环。新唐科技将以行业中领先产品的NuMicro® M030G/M031G系列微控制器为出发点,继续深耕此领域、持续提供创新产品,为新一代网络建设及智能生活贡献心力,实现新唐科技的宗旨:「以绿色半导体技术丰富人类生活的隐形冠军」。 

来源:新唐MCU

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该奖项认可RSL15以创新的智能感知功能增强安全性和处理能力

领先于智能电源和智能感知技术的安森美(onsemi,美国纳斯达克股票代号:ON)宣布其支持蓝牙®低功耗(以下简称“BLE”)无线联接的安全RSL15无线微控制器(MCU)凭借先进的系统级安全功能和领先的高能效获“物联之星——最佳创新产品奖”。

物联之星年度评选已经举办了14年,旨在促进物联网产业发展,同时表彰领先企业和卓越的产品创新。该奖项由数百名业内人士,从芯片制造商、传感器公司、无线通信企业到集成商、运营商和终端用户,根据技术创新、高市场应用价值和市场空间进行评判。

RSL15具有业界最低的功耗,在EEMBC ULPMark™ CoreMark项目中创下蓝牙5.2能效的新纪录。RSL15具有BLE无线联接功能,可以满足日益增长的联接应用需求,从追踪联系人的信标到可追踪资产标签,由小电池供电。

RSL15的设计在保持其最先进功耗的同时,采用了Arm®TrustZone®技术来建立设备信任根,以及Arm CryptoCell™-312技术来保护代码和数据的真实性、完整性和保密性。这PSA一级认证的设计增强了原本作为蓝牙协议一部分提供的安全措施,从而在应用和软件层面也提供了保证。

设计人员可从安森美社区论坛获取免费工具RSL15 Battery Life Calculator,这是一个使用600多个工作台测量输入数据的计算器,提供高度准确的设备功耗预估。在新产品开发阶段的早期采用RSL15 Battery Life Calculator,可以为支持BLE的信标或标签的设计人员节省数月的开发时间。

关于安森美(onsemi)

安森美(onsemi, 纳斯达克股票代号:ON)正推动颠覆性创新,帮助建设更美好的未来。公司专注于汽车和工业终端市场,正加速推动大趋势的变革,包括汽车功能电子化和安全、可持续电网、工业自动化以及5G和云基础设施等。安森美提供高度差异化的创新产品组合以及智能电源和智能感知技术,以解决全球最复杂的挑战,引领创造更安全、更清洁、更智能的世界。安森美位列《财富》美国500强,也被纳入标普500指数。了解更多关于安森美的信息,请访问:http://www.onsemi.cn

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1、概述

ME32 系列是内嵌 ARM Cortex™ M0 核的 32 位微控制器。该系列控制器由敏矽微电子有限公司自主开发,并具有自主知识产权。敏矽微电子的微控制器通用功能有高精度 ADC,UART 串口,SPI 接口,I2C 总线接口,看门狗定时器(WDT),通用计数器/定时器和马达控制功能模块。

ME32 系列 ADC 采用 SAR(电容式渐次逼近)设计,具有采样转换速度快,成本低特点。但 SRA ADC 在使用上与传统的ADC 有一些差别,我们就此做一些讨论(以下整理的资料来源于网上)。

2、SAR ADC 原理

ME32 微控制器中嵌入的 ADC 使用 SAR(逐次逼近寄存器)原理,可以分以下步骤执行转换。每个转换步数等于 ADC 转换器中的位数,而每一步都由 ADC 时钟驱动,每个 ADC 时钟输出产生一位结果。所有 ADC 内部设计基于开关电容技术。下面给出的示例仅显示了 ADC 近似逼近工作原理的第一步,但该过程将一直持续到达到 LSB 为止。

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3、环境对 ADC 转换结果的影响

3.1 ADC 参考电压噪声

由于 ADC 输出是模拟信号电压和参考电压之间的比率,模拟参考上的任何噪声都会导致转换后的数字值发生变化。部分封装采用 VDDA 模拟电源作为参考电压(VREF+),因此 VDDA 电源的质量对 ADC 误差有影响。例如,当模拟基准电压为 3.3 V

(VREF+=VDDA)和 1 V 信号输入时,转换结果为:

(1/3.3)×4095=0x4D9

然而,当模拟基准电压为 40 mV 峰间纹波时,转换值变为:

(1/3.34)×4095=0x4CA(VREF+在其峰值处)

Error=0x4D9–0x4CA=15lsb

因此我们可以得出,参考电压噪声对 ADC 转换精度至关重要。而开关电源通常采用内部快速开关功率晶体管,这会在输出中引入高频噪声,开关噪声在 15 千赫至 1 兆赫之间。

3.2 参考电压/供电电源

电源调节对于 ADC 精度非常重要,因为转换结果是模拟输入电压与 VREF+值的比值。如果在连接到 VDDA 或 VREF+时,由于这些输入上的负载及其输出阻抗而导致电源输出降低,则会在转换结果中引入错误。

转换结果=VAIN(2N-1)/VRef+,其中 N 是 ADC 的分辨率(在我们的情况下 N=12)。如果参考电压改变,数字结果也会改变。例如:如果所使用的电源是 3.3 V 的参考电压,而 VAIN=1 V,则数字输出为:如果电源提供的电压等于 3.292 V(在其输出连接到 VREF+之后),则:电压降引入的错误为:0x4DC–0x4D9=3 LSB

3.3 参考电压解耦和阻抗

参考电压源必须具有低输出阻抗,以在各种负载条件下提供标称电压。输出阻抗的电阻和电感部分都很重要。在模数转换器转换过程中,参考电压是连接到开关电容网络的。在连续近似(一个近似周期对应于一个 ADC 时钟周期)期间,该网络的电容器在很短的时间内从/到参考电压充电/放电,因此参考电压必须为电容器提供高电流峰值。在每个近似周期结束时,电容器上的电压必须稳定(参考电压的零电流)。因此,参考电压必须具有非常低的输出阻抗,包括低电感(以便在非常短的时间内提供高电流峰值)。寄生电感可以防止充电过程在接近周期结束时完全完成,或者在 LC 电路中出现振荡(寄生电感与电容网络一起)。在这种情况下,近似循环的结果是不准确的。所以参考电压上正确的去耦电容器必须非常靠近管脚,提供低源阻抗。

3.4 外部参考电压参数

如果使用外部参考电压源(在 VREF+pin 上),则该外部参考电压源有重要参数。必须考虑三种参考电压规格:温度漂移、电压噪声、长期稳定性。

3.5 模拟输入信号噪声

小但频率高的信号变化在采样时会导致较大的转换误差。这种噪音是由电机、发动机点火装置、电源线等电气设备产生的。它通过添加不需要的信号来影响源信号(如传感器)。因此,ADC 转换结果也会不准确。

3.6 ADC 动态范围与最大输入信号幅度不匹配

要获得最大 ADC 转换精度,ADC 动态范围与要转换信号的最大幅度匹配非常重要。假设要转换的信号在 0 V 和 2.5 V 之间变化,且 VREF+等于 3.3 V。ADC 转换的最大信号值为 3102(2.5 V),如图所示。在这种情况下,有 993 个未使用的转换(4095–3102=993)。这意味着转换信号精度的损失。

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3.7 模拟信号源电阻的影响

模拟信号源的阻抗,或源和管脚之间的串联电阻(RAIN),由于流入管脚的电流而引起电压下降。内部采样电容器(CADC)的充电由带电阻的开关控制。随着源电阻的增加(使用 RADC),保持电容器完全充电所需的时间增加。下图显示了模拟信号源电阻效应。

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CADC 的有效充电受 RADC+RAIN 控制,充电时间常数为 tc=(RADC+RAIN)×CADC。如果采样时间小于通过 RADC+RAIN(ts<tc)向 CADC 完全充电所需的时间,则由 ADC 转换的数字值小于实际值。

3.8 信号源电容和 PCB 寄生电容的影响

转换模拟信号时,必须考虑源极电容和模拟输入引脚上的寄生电容。源极电阻和源极电容构成 RC 网络。此外,除非外部电容器(CAIN+Cp)完全充电至输入电压水平,否则 ADC 转换结果可能不准确。(CAIN+Cp)值越大,源频率越受限。源端的外电容和寄生电容分别用 CAIN 和 Cp 表示。

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3.9 注入电流效应

任何模拟管脚(或紧密定位的数字输入管脚)上的负注入电流可能会将泄漏电流引入 ADC 输入。最坏的情况是相邻的模拟信道。当 VAIN<VSS 时引入负注入电流,导致电流从 I/O 引脚流出。

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3.10温度影响

温度对 ADC 的精度有很大的影响。主要导致两大误差:偏移误差漂移和增益误差漂移。这些错误可以在微控制器固件中进行补偿

3.11I/O 管脚串扰

由于 I/O 之间的电容耦合,切换 I/O 可能会在 ADC 的模拟输入中产生一些噪声。串扰可能是由相互靠近或相互交叉的 PCB 磁道引起的。内部交换数字信号和 I/O 引入高频噪声。切换 I/O 输入输出可能会导致电源中的电压骤降,这是由电流浪涌引起的。穿过 PCB 上模拟输入轨迹的数字轨迹可能会影响模拟信号。

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3.12电磁干扰引起的噪声

来自邻近电路的电磁辐射可能会在模拟信号中引入高频噪声,因为 PCB 轨迹可能像天线一样工作。

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4、硬件设计

4.1 系统供电电源及 ADC 参考电源要求

虽然 MCU 可以工作从 2.2V~5.5V 宽电压范围,但电源的噪声对 MCU 的正常工作还是至关重要的,好供电电源设计,系统便成功了一半。系统电源必须至少有一个 10uF 的稳压电容和一个 0.1uF 的去藕电容,而且在 PCB 布板时去藕电容必须最大限度的靠近 MCU 的 VDD 管脚。

由于 ADC 使用 VREF+或 VDDA 作为模拟基准,并且数字值是模拟输入信号与该电压基准的比值,因此电源应具有良好的线路和负载调节。因此,VREF+必须在不同负载下保持稳定,接通电路的一部分增加负载,电流的增加决不能导致电压降低。如果电压在较宽的电流范围内保持稳定,则该电源具有良好的负载调节能力。

例如,对于 LD1086D2M33 电压调节器,当输入电压从 2.8 伏到 16.5 伏(Iload=10 毫安)变化时,线路调节率为 0.035%,当 Iload 从 0 到 1.5 安变化时,负载调节率为 0.2%(详情请参阅 LD1086 系列数据表)。线路调节值越低,调节效果越好。同样,负载调节值越低,电压输出的调节性和稳定性越好。也可以使用 VREF+的参考电压,例如 LM236,它是 2.5v 的电压参考二极管(有关更多详细信息,请参阅 LM236 数据表)。

参考电压源设计必须提供低输出阻抗(静态和动态)。寄生串联电阻和电感必须最小化。参考电压上的正确去耦电容器位于非常靠近管脚的位置,提供低参考电压源阻抗。

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4.2 ADC 信号源

4.2.1添加外部滤波器

添加外部 RC 滤波器可消除高频。处理频率成分高于感兴趣频率范围的信号不需要昂贵的滤波器。在这种情况下,一个相对简单的低通滤波器,其截止频率 fC 刚好高于感兴趣的频率范围,就足以限制噪声和混叠。与最高关注频率一致的采样率就足够了,通常是 fC 的 2 到 5 倍

4.2.2添加白噪声或三角扫描以提高分辨率

该方法将硬件技术和软件技术相结合,提高了测量精度。从软件的角度来看,该方法使用平均(过采样),从硬件的角度来看,它使用信号修改/扩频/抖动。在输入信号有噪声(为了能够计算平均值,需要对信号进行一些改变)并且要求获得信号的平均值的情况下,可以使用平均值。当输入信号是一个非常稳定的无噪声电压时就会出现问题。在这种情况下,当测量输入信号时,每个数据样本是相同的。这是因为输入信号电平介于两个 ADC 字电平之间(例如,在 0x14A 和 0x14B 之间)。因此,无法更精确地确定输入电压电平(例如,如果电平接近 0x14A 或接近 0x14B 电平)。解决方案是向输入信号添加噪声或一些信号变化(具有均匀的信号分布,例如三角形扫描),输入信号将其电平推过 1 位 ADC 电平(以便信号电平在 0x14A 以下和 0x14B以上变化)。这会导致 ADC 结果发生变化。将软件平均应用于不同的 ADC 结果,产生原始输入信号的平均值。作为一个例子,该方法可以通过使用与输入信号耦合的三角形发生器来实现(白噪声的产生更为复杂)。必须注意不要修改原始输入信号的平均值(因此,必须使用电容耦合)。下图是微控制器直接生成的准三角形源的一个非常简单的实现。

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4.2.3小信号/弱信号考虑

对于小信号/弱信号(电阻分压的电池电压信号,NTC 信号),由于信号内阻大,最好的办法是在 MCU 外部采用运放(OP),对信号进行增益和加强,从而一劳永逸解决信号的噪声和易受干扰等问题。但出于成本的压力和本身对测量精度要求不高,信号也变化缓慢,这时候可以加入一个 0.1u~1u 的电容,来消除 ADC 转换时由于信号弱对测量精度的影响。

4.2.4电阻分压信号源与参考电压的一致性问题

对电阻分压信号源(如 NTC)来讲,ADC 输入端口的电容和分压电阻可能会导致与电源电压的变化形成相位差,如果电源电压正好是 ADC 的参考电压,那么电源的波动就可能使参考电压和信号不匹配,测量的结果也是不准确的。所以减小分压电阻和 AD 端口的电容来缩小相位差是非常必要的。采用 NTC 时,建议分压电阻不要超过 10K,AD 端口电容在 0.1u。

4.3 PCB 注意事项

VDDA 管脚的滤波电容要大于 0.1u,噪声大时加大到 1u。

信号源远离强电和大电流信号,避免与其他高频信号并行行成串扰。

ADC 信号尽可能采用地和电源进行屏蔽。

5、软件采样

有如下几个方法可以用来提高 ADC 转换和采样的精度:

  • 平均样本

–平均会降低速度,但可以提高精度

  • 数字滤波(直流值 50/60Hz 抑制)

–设置了适当的采样频率(定时器触发在这种情况下很有用)。

–对采样数据进行软件后处理(例如 50 Hz 的梳状滤波器噪声及其谐波抑制)。

  • 交流测量的快速傅里叶变换(FFT)

–这种方法允许在测量信号中显示谐波部分。

–由于使用了更多的计算能力,因此速度较慢。

  • ADC 校准:偏移、增益、位重校准

ADC 校准减少内部 ADC 错误。然而,内部 ADC 结构必须知道。

  • 最小化 CPU 内部和系统受控部分噪声

必须设计应用程序

–在 ADC 转换过程中使用来自微控制器的最小干扰。

–尽量减少采样和转换过程中的数字信号变化(数字沉默)。

5.1 平均法

平均是一种简单的技术,在这里你可以对一个模拟输入进行多次采样,然后用软件计算结果的平均值。这种技术有助于在模拟电压不经常变化的情况下消除噪声对模拟输入的影响。必须对几个读数进行平均,这些读数都对应于相同的模拟输入电压。确保在转换完成的时间段内,模拟输入保持在相同的电压,否则您将累积对应于不同模拟输入的数字值,并且您将引入错误。

另外抛弃一些明显的因干扰而突变的结果(最低最高法则),对使用平均法也是非常有利的。

5.2 用于交流测量的 FFT

在某些特定情况下,应用程序需要知道带有给定频率。在这种情况下,交流信号的有效值也可以通过使用相对较慢的采样速度

(与测量的信号频率相比)。

例如,当测量交流电源信号时(接近正弦且具有相对较低的谐波含量),足以选择 32 次采样频率大于电源频率(50 赫兹)。

在这种情况下,高达 15 阶的谐波可以获得。主信号中 15 次谐波的振幅很小(下一次阶次谐波可以忽略不计)。电源信号的

计算有效值为由于谐波的有效值被加到总交流谐波值为:

15.png

因此,如果第 15 次谐波振幅仅为第 1 次谐波(50 赫兹)的 1%(0.01),则其对总有效值的贡献仅为 0.01%(因为上述公式得出:0.01 2=0.0001)。因此,该方法的原理是用已知频率对交流信号进行采样然后对每个测量周期的 FFT 进行后处理。因为每个测量信号周期的采样点数量很小(例如 32 个点),则 FFT 处理所需的性能并不高(例如,仅 32 点 FFT)。该方法适用于低失真信号的交流测量。这个缺点是它需要精确的信号采样:

•测量信号的频率必须已知,且 ADC 采样频率必须精确设置为测量频率的 2N 倍增。

•输入信号频率通过另一种方法测量。

•通过对预分频器和 MCU 主控器进行编程,调整 ADC 采样频率时钟选择(如果使用不准确的时钟执行采样,则插值可以用于在要求的点处获取样品)。

5.3 最小化内部 CPU 噪声

当 CPU 工作时,它产生大量的内部和外部信号变化通过电容耦合传输到 ADC 外围设备。这种干扰影响 ADC 精度(由于不同的微控制器操作而产生的不可预测的噪声)。为了最小化 CPU(和其他外围设备)对 ADC 的影响,有必要尽量减少采样和转换期间的数字信号变化(数字静音)。这是使用以下方法之一完成(在采样和转换期间应用):

  • 最小化 I/O 管脚更改

  • 最小化内部 CPU 更改(CPU 停止、等待模式)

  • 为不必要的外围设备(计时器、通信……)停止时钟

  • 选择系统相对安静的时候进行采样

来源:敏矽MCU

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围观 19

恩智浦半导体宣布推出MCX微控制器产品组合N系列中的首批产品:MCX N94x和MCX N54x。MCX N系列微控制器专为简化安全智能边缘应用(包括物联网和工业应用)打造,首次集成了恩智浦专有神经处理单元 (NPU),并集成了EdgeLock安全子系统。MCX N系列器件采用多核设计,可智能、高效地将工作复杂分配到模拟和数字外设,提升系统性能并降低功耗。

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如今的开发者需要微控制器能够具备更高的处理能力,才能将单纯的边缘数据转换为边缘智能,同时还要尽可能地控制功耗,以保持高能效。MCX N94x和MCX N54x系列微控制器支持广泛的模拟和数字外设,为工程师提供打造创新设计所需的灵活性和高性能,同时维持高性能边缘处理所必需的低功耗。

“开发者不断创造新的设备,激发边缘潜力,进一步助力智能家居、智能工厂和智慧城市领域实现智能化和自动化。我们需要先进的MCU,提高效率,简化边缘智能,并安全地完成所有工作。面向未来的智能边缘,我们推出了MCX N系列,助力未来的物联网和工业应用在功率和性能之间实现平衡。” 

——Rafael Sotomayor

恩智浦边缘执行副总裁兼连接与安全和边缘处理事业部总经理

MCX N系列微控制器更多详情

MCX N系列双核系统搭载功能齐全的Arm Cortex-M33主核和精简化的Cortex-M33从核来管理控制功能,让开发者可以并行运行多个应用,必要时还可以通过关闭单个内核来降低功耗。比如,在无线 (OTA) 通信等安全物联网应用中,主内核负责维护系统安全,而从核负责执行控制功能。 

MCX N94x和MCX N54x采用高性能双核Cortex-M33,运行频率高达150MHz,提供2MB闪存以及可配置的带ECC的RAM,和用于音频和语音处理的DSP协处理器,并集成了NPU。与单独的CPU内核相比,集成的NPU可提供高达30倍的机器学习运算加速,同时多个协处理器和加速器可缩短唤醒时间并降低整体功耗。除此之外,恩智浦的eIQ机器学习软件开发环境提供了多个易于使用的工具,以训练和支持使用集成式NPU的机器学习模型。 

MCX N系列器件提供丰富的外设。MCX N94x带有各类先进模拟和电机控制外设,而MCX N54x也包含高速USB(具备PHY),SD或智能卡接口等适用于物联网和消费者应用的外设。 

该系列新型器件遵循恩智浦设计确保安全的思路构建,能够提供具有不可变信任根和硬件加速加密的安全启动,并且内置EdgeLock安全子系统。此架构支持现场更新和在线交易,并能防止远程原始设计制造商 (ODM) 出现过度生产。 

利用软件和工具简化开发

MCX N系列器件受到广泛采用的MCUXpresso开发工具和软件套件支持,可优化、简化和加速嵌入式系统的开发工作。

MCUXpresso套件包括用于简化器件配置和安全编程的工具。开发者可以选择使用功能齐全的MCUXpresso IDE,也可以使用IAR和Keil的IDE。

恩智浦为驱动和中间件提供了广泛的示例并支持一系列RTOS选择,另外还有恩智浦合作伙伴生态系统带来的大量兼容中间件,让开发者能够快速开发各式各样的终端应用。 

供货情况

来源:NXP客栈

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围观 12

昂科技术近日发布最新的烧录软件更新及新增支持的芯片型号列表,其中ST意法半导体的32位微控制器STM32F100VDT的烧录已经被昂科的通用烧录平台AP8000所支持。

STM32F100VDT采用ARM Cortex™-M3 32位RISC内核,工作频率24MHz,集成了高速嵌入式存储器(闪存高达128kB、SRAM高达8kB)以及各种增强外设和连接到两条APB总线的I/O。所有器件提供两个I2C、两个SPI、一个HDMI CEC和多达3个USART标致通信接口以及一个12位ADC、两个12位DAC和六个通用16位定时器和PWM定时器。

STM32F100VDT采用低/中密度产品系列的工作温度范围为–40~+85℃和–40~+105℃,电源电压范围为2.0V~3.6V,全面的节电模式实现了低功耗应用设计。

STM32F100VDT器件采用3种不同的封装,引脚为48~100个,不同的器件带有不同的外设集。

这些特性让STM32F100VDT微控制器适于大量应用,如应用控制和用户接口、医疗和手持式设备、PC和游戏机外设、GPS平台、工业应用、PLC、逆变器、打印机、扫描仪、报警系统、视频通信和HVAC。

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主要特征

• 内核:ARM 32位Cortex™-M3 CPU

– 24MHz的最高频率和1.25DMIPS/MHz(Dhrystone 2.1)的性能

– 单循环乘法和硬件除法

• 存储器

– 16kB~128kB Flash存储器

– 4kB~8kB SRAM

• 时钟、复位和电源管理

– 2.0V~3.6V应用电源和I/O

– POR、PDR和可编程电压检测器(PVD)

– 4MHz~24MHz晶体振荡器

– 内部8MHz工厂预校RC

– 内部40kHz RC

– CPU时钟的PLL

– 面向具有校准功能的RTC的32kHz振荡器

• 低功耗

– 休眠、停机和待机模式

– RTC和备用寄存器的VBAT电源

• 调试模式

– 串行线路调试(SWD)和JTAG接口

• DMA

– 7通道DMA控制器

– 支持的外设:定时器、ADC、SPI、I2C、USART和DAC

• 1×12位、1.2μs A/D转换器(通道达16条)

– 转换范围:0V~3.6V

– 温度传感器

• 2×12位D/A转换器

• 快速I/O端口多达80个

– 37/51/80个I/O,在16个外部中断矢量上均可映射,并且几乎全部能够经受5V电压

• 定时器多达12个

– 16位定时器多达3个,每个都带有4个IC/OC/PWM或脉冲计数器

– 16位、6通道高级控制定时器:通道多达6条,可以实现PWM输出、空载时间发生和紧急停止

– 1个16位定时器,具有2个IC/OC、1个OCN/PWM、空载时间发生和紧急停止功能

– 2个16位定时器,每一个都具有IC/OC/OCN/PWM、空载时间发生和紧急停止功能

– 2个看门狗定时器(独立和Window)

– SysTick定时器:24位逐减计数器

– 2个16位基础定时器,可以驱动DAC

• 通信接口多达8个

– I2C接口多达2个(SMBus/PMBus)

– USART多达3个(ISO7816接口、LIN、IrDA功能、调制解调器控制)

– SPI多达2个(12Mb/s)

– 消费类电子控制(CEC)接口

• CRC计算单元、96位独特ID

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系统框图


昂科技术自主研发的AP8000万用型烧录器包含主机,底板,适配座三大部分。

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主机支持USB和NET连接,允许将多台编程器进行组网,达到同时控制多台编程器同时烧录的目的。内置芯片安全保障电路保证即使芯片放反或其他原因造成的短路可以被立即检测到并进行断电处理,以保障芯片和编程器安全。内嵌高速FPGA,极大地加速数据传输和处理。主机背部有SD卡槽,将PC软件制作得到的工程文件放到SD卡的根目录下并插入到该卡槽内,通过编程器上的按键可进行工程文件的选择,加载,执行烧录等命令,以达到脱离PC便可操作的目的,极大的降低了PC硬件配置成本,方便迅速地搭配工作环境。

AP8000通过底板加适配板的方式,让主机扩展性更强,目前已经支持了所有主流半导体厂家生产的器件,包括TI, ST, MicroChip, Atmel, Hynix, Macronix, Micron, Samsung, Toshiba等。支持的器件类型有NAND, NOR, MCU, CPLD, FPGA, EMMC等,支持包括Intel Hex, Motorola S, Binary, POF等文件格式。

来源: 昂科ACROVIEW芯片烧录领导者

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围观 8

芯片烧录行业领导者-昂科技术近日发布最新的烧录软件更新及新增支持的芯片型号列表,其中ST意法半导体的32位高性能微控制器STM32F427ZGT的烧录已经被昂科的通用烧录平台AP8000所支持。

STM32F427ZGT基于高性能的ARM®Cortex®-M4 32位RISC内核,工作频率高达180MHz。Cortex-M4内核带有单精度浮点运算单元(FPU),支持所有ARM®单精度数据处理指令和数据类型。它还具有一组DSP指令和提高应用安全性的一个存储器保护单元(MPU)。

STM32F427ZGT集成了高速嵌入式存储器(Flash存储器和SRAM的容量分别高达2M字节和256K字节)和高达4K字节的后备SRAM,以及大量连至2条APB总线、2条AHB总线和1个32位多AHB总线矩阵的增强型I/O与外设。

所有型号均带有3个12位ADC、2个DAC、1个低功耗RTC、12个通用16位定时器(包括2个用于电机控制的PWM定时器)、2个通用32位定时器,它们还带有标准与高级通信接口。

• 高达三个I2C

• 六个SPI,两个I2S全双工。为达到音频级的精度,I2S外设可通过专用内部音频PLL提供时钟,或使用外部时钟以实现同步。

• 四个USART及四个UART

• 一个USB OTG全速和一个具有全速能力的USB OTG高速(配有ULPI)

• 两个CAN

• 一个SAI串行音频接口

• 一个SDIO/MMC接口

• 以太网和摄像头接口

• LCD-TFT显示控制器

• Chrom-ART加速器™。

高级外设包括一个SDIO、一个灵活存储器控制(FMC)接口、一个用于CMOS传感器的摄像头接口。

STM32F427ZGT的工作温度范围是-40~+105°C,供电电压范围是1.7~3.6 V。若使用外部供电监控器,则供电电压可低至1.7V。该系列提供了一套全面的节能模式,可实现低功耗应用设计。

STM32F427ZGT有8种封装,范围从100引脚至216引脚,所包括的外设因所选的器件而异。

这些特性使得STM32F427ZGT微控制器适合于广泛的应用: 

• 电机驱动和应用控制

• 医疗设备

• 工业应用:PLC、逆变器、断路器

• 打印机、扫描仪

• 警报系统、视频电话、HVAC

• 家庭音响设备


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主要特征

• 内核:带有FPU的ARM®32位Cortex®-M4 CPU、在Flash存储器中实现零等待状态运行性能的自适应实时加速器(ART加速器™)、主频高达180MHz,MPU,能够实现高达225DMIPS/1.25DMIPS/MHz(Dhrystone 2.1)的性能,具有DSP指令集。

• 存储器

– 高达2MB Flash,组织为两个区,可读写同步

– 高达256+4KB的SRAM,包括64-KB的CCM(内核耦合存储器)数据RAM

– 具有高达32位数据总线的灵活外部存储控制器:SRAM、PSRAM、SDRAM/LPSDR、SDRAM、Compact Flash/NOR/NAND存储器

• LCD并行接口,兼容8080/6800模式

• LCD-TFT控制器有高达XGA的分辨率,具有专用的Chrom-ART Accelerator™,用于增强的图形内容创建(DMA2D) 

• 时钟、复位和电源管理

– 1.7V到3.6V供电和I/O

– POR、PDR、PVD和BOR

– 4至26MHz晶振

– 内置经工厂调校的16MHz RC振荡器(1%精度)

– 带校准功能的32kHz RTC振荡器

– 内置带校准功能的32kHz RC振荡器

• 低功耗

– 睡眠、停机和待机模式

– VBAT可为RTC、20×32位备份寄存器+可选的4KB备份SRAM供电

• 3个12位、2.4MSPS ADC:多达24通道,三重交叉模式下的性能高达7.2MSPS

• 2个12位D/A转换器

• 通用DMA:具有FIFO和突发支持的16路DMA控制器

• 多达17个定时器:12个16位定时器,和2个频率高达180MHz的32位定时器,每个定时器都带有4个输入捕获/输出比较/PWM,或脉冲计数器与正交(增量)编码器输入

• 调试模式

– SWD&JTAG接口

– Cortex-M4跟踪宏单元™

• 多达168个具有中断功能的I/O端口

– 高达164个快速I/O,最高90MHz

– 高达166个可耐5V的I/O

• 多达21个通信接口

– 多达3个I2C接口(SMBus/PMBus)

– 高达4个USART/4个UART(11.25Mbit/s、ISO7816接口、LIN、IrDA、调制解调器控制)

– 高达6个SPI(45Mbits/s),2个具有复用的全双工I2S,通过内部音频PLL或外部时钟达到音频级精度

– 1个SAI(串行音频接口)

– 2个CAN(2.0B主动)以及SDIO接口

• 高级连接功能

– 具有片上PHY的USB2.0全速器件/主机/OTG控制器

– 具有专用DMA、片上全速PHY和ULPI的USB2.0高速/全速器件/主机/OTG控制器

– 具有专用DMA的10/100以太网MAC:支持IEEE1588v2硬件,MII/RMII

• 8~14位并行照相机接口:速度高达54MB/s

• 真随机数发生器

• CRC计算单元

• RTC:亚秒级精度、硬件日历

• 96位唯一ID

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系统框图

昂科技术自主研发的AP8000万用型烧录器包含主机,底板,适配座三大部分。

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主机支持USB和NET连接,允许将多台编程器进行组网,达到同时控制多台编程器同时烧录的目的。内置芯片安全保障电路保证即使芯片放反或其他原因造成的短路可以被立即检测到并进行断电处理,以保障芯片和编程器安全。内嵌高速FPGA,极大地加速数据传输和处理。主机背部有SD卡槽,将PC软件制作得到的工程文件放到SD卡的根目录下并插入到该卡槽内,通过编程器上的按键可进行工程文件的选择,加载,执行烧录等命令,以达到脱离PC便可操作的目的,极大的降低了PC硬件配置成本,方便迅速地搭配工作环境。

AP8000通过底板加适配板的方式,让主机扩展性更强,目前已经支持了所有主流半导体厂家生产的器件,包括TI, ST, MicroChip, Atmel, Hynix, Macronix, Micron, Samsung, Toshiba等。支持的器件类型有NAND, NOR, MCU, CPLD, FPGA, EMMC等,支持包括Intel Hex, Motorola S, Binary, POF等文件格式。


来源:昂科ACROVIEW芯片烧录领导者

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围观 14

这项合作将助力 OEM 和一级供应商为 AURIX TC4x MCU 开发基于 Classic AUTOSAR  E/E 架构

新版本 EB tresos Embedded Hypervisor 支持核心分离和 AUTOSAR协议栈并行运行,从而降低硬件和认证成本

Elektrobit 宣布推出首款适用于英飞凌科技公司 (Infineon Technologies AG )出品的新型 AURIX TC4x 微控制器(MCU)的车规级嵌入式实时操作系统(OS)和虚拟机监控程序(hypervisor)。EB tresos AutoCore OS 和新版本 EB tresos Embedded Hypervisor 支持 OEM 和一级供应商更轻松地开发和部署基于 AUTOSAR Classic 标准的汽车 E/E 架构,助力下一代车辆的加速开发。 

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EB tresos Embedded Hypervisor

E/E 架构逐步转向以域和区域为基础,这一转变正在推动汽车制造商对 ECU 进行整合,减少 ECU 数量以节省能源,同时增加更多的功能和应用程序。在单个 MCU 上使用 EB tresos Embedded Hypervisor 创建虚拟机,可以实现应用程序的组合,从而加速创新和满足消费者的新型需求。

EB tresos AutoCore OS 是一款嵌入式的多核实时操作系统,可实现 AUTOSAR 标准及其所有的可扩展类。EB tresos Embedded Hypervisor 使用英飞凌AURIX TC4x MCU 的新型虚拟化功能,允许在单个 MCU 上并行执行多个操作系统和 AUTOSAR 协议栈实例,从而节省成本、减少更新工作量。它支持应用程序(例如 OBD 车载诊断)与 MCU 上的其他应用程序的分离运行,以避免产生重复的认证成本以及应用程序更新造成的延迟。 

英飞凌的软件、合作伙伴与生态系统管理高级总监 Thomas Schneid 表示:"鉴于车辆的复杂性日益增加,我们重点关注与同类最佳软件合作伙伴的协作。Elektrobit 是我们信赖的长期合作伙伴。它在 AUTOSAR 以及 AURIX TriCore 架构软件开发方面的专业知识,包括其新版 EB tresos Embedded Hypervisor,为我们的客户提供了开发下一代车辆 E/E 架构方面的竞争优势。"

新型 AURIX TC4x 针对广泛的汽车应用程序,包括对基于域和区域的 E/E 架构中的功能集成具有强烈需求的应用程序,通过功能安全系统支持电动交通和汽车自动驾驶的发展。英飞凌AURIX TC4x 增强了包括针对高级功能安全与信息安全的车内互联。AURIX TC4x 系列 28nm MCU 现已提供样片,预计将于 2024 年第二季度推出量产产品。 

Elektrobit 的副总裁兼全球产品与战略管理负责人 Mike Robertson 表示:"Elektrobi很自豪能够率先为 AURIX TC4x MCU 提供操作系统和虚拟机监控程序,帮助汽车制造商和一级供应商享受其产品创新成果。对于希望基于 Classic AUTOSAR 标准开发 ECU 软件应用程序的 OEM 和供应商而言,EB tresos 与新型 AURIX TC4x 的组合就是上佳之选。"

更多信息,请访问官网:EB tresos Embedded Hypervisor

关于 Elektrobit

Elektrobit是一家屡获殊荣、富有远见的全球性供应商,致力于为汽车行业提供嵌入式互联软件产品和服务。作为汽车软件行业的佼佼者,凭借35年为本行业服务的经验,Elektrobit为超过6亿辆汽车的逾50亿台设备提供支持,并针对汽车基础软件、互联和安全、自动驾驶及相关工具,以及用户体验提供灵活、创新的解决方案。Elektrobit是大陆集团的全资独立子公司。 

更多详细信息,请访问:elektrobit.cn

稿源:美通社

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