تصور کنید صفحه نمایش اطلاعات سرگرمی بزرگ خودروی شما به طور ناگهانی سیاه می شود، اما موتور به آرامی کار می کند. روی دکمه A/C روی صفحه ضربه می زنید. تنظیم دما تغییر نمی کند، اما می توانید به وضوح صدای کمپرسور را بشنوید. بسیاری از دارندگان خودرو این نوع قطع ارتباط را تجربه کرده اند.
برای اینکه بفهمید اینجا چه خبر است، ابتدا باید بین دو جزء که اغلب با هم اشتباه گرفته می شوند تمایز قائل شوید: ECU و MCU.
ECU یک برد کنترل کامل است، در حالی که MCU یک تراشه خاص است که روی آن برد قرار دارد.
واحد کنترل الکترونیکی (ECU)
ECU مخفف Electronic Control Unit است. این یک برد مدار کامل است-دارای مدار، تراشه و رابطها- که در یک محفظه پلاستیکی قرار گرفته است. یکی را در کنار موتور، دیگری در کنار گیربکس و چندین مورد دیگر را در داخل درهای خودرو خواهید دید.
ابهام زدایی از MCU: MCU چیست؟
MCU مخفف Microcontroller Unit است. این تراشه هسته *داخل* ECU است. یک MCU یک CPU، حافظه و رابط های ورودی/خروجی را روی یک تراشه به اندازه یک ناخن ادغام می کند. هر ECU حداقل یک تراشه MCU دارد.
برای استفاده از یک قیاس: اگر ECU یک سیستم کامپیوتری کامل است (شامل مادربرد، منبع تغذیه و بدنه)، MCU تراشه CPU داخل آن سیستم است.
یک وسیله نقلیه شامل ده ها یا حتی صدها ECU است و هر ECU حداقل یک MCU را در خود جای داده است.
وسایل نقلیه سنتی از یک معماری توزیع شده استفاده می کنند که در آن به هر عملکرد یک ECU مستقل اختصاص داده می شود. واحدهای جداگانه ای برای موتور، گیربکس، تهویه مطبوع و پنجره ها وجود دارد- که هر کدام به طور مستقل کار می کنند. یک خودروی خانوادگی متوسط معمولا بین 70 تا 100 ECU دارد. مدلهای پیشرفته- حتی موارد بیشتری نیز دارند. به عنوان مثال، BMW سری 7 2015، تقریباً از 140 ECU استفاده می کرد.
هر ECU حاوی یک تراشه MCU داخلی برای انجام وظایف پردازشی است. در نتیجه، تعداد MCU در یک وسیله نقلیه تقریباً با تعداد ECU مطابقت دارد.
[تصویر]
این ECU ها نقش های مشخصی دارند. ECU موتور تزریق سوخت و احتراق را مدیریت می کند. ECU A/C کمپرسور و فن دمنده را کنترل می کند. و ECU بدنه پنجره ها، قفل درها و برف پاک کن ها را کنترل می کند. MCU در هر ECU مسئول اجرای منطق کنترل خاص آن ماژول است: جمع آوری داده های حسگر، انجام محاسبات، و صدور دستورات.
در کنترلر دامنه کابین خلبان، در کنار SoC (سیستم روی تراشه) که صفحه نمایش بزرگ اندروید را تامین می کند، یک MCU مستقل نیز وجود دارد. در کابینهای هوشمند مدرن، بردی که در پشت نمایشگر بزرگ قرار دارد به عنوان «کنترلکننده دامنه کابین خلبان» شناخته میشود. این برد دارای دو تراشه اصلی است: یک SoC (سیستم{2}}روی-تراشه) دارای Android برای مدیریت نمایشگر بزرگ و برنامهها، و یک MCU (واحد میکروکنترلر) جداگانه که به ارتباطات و وظایف کنترل سطح پایین اختصاص دارد.
SoC Android نمی تواند مستقیماً با گذرگاه CAN وسیله نقلیه ارتباط برقرار کند. هنگامی که روی "تنظیم تهویه مطبوع روی 24 درجه" روی صفحه نمایش بزرگ ضربه می زنید، ابتدا دستور به MCU کابین خلبان ارسال می شود. MCU آن را به فرمتی که گذرگاه CAN تشخیص می دهد ترجمه می کند و به ECU A/C ارسال می کند. برعکس، داده هایی مانند دما و سرعت فن که توسط ECU A/C بازگردانده می شوند، از طریق همین MCU به صفحه نمایش بزرگ بازگردانده می شوند.
"کابین خواب": تخیلی ترین ویژگی ماشین|خلاصه 2021|سوهو خودکار
علاوه بر این، MCU کابین خلبان دو عملکرد دیگر را نیز مدیریت میکند: توالیهای روشن/خاموش/خواب و کنترلهای فرمان.
هنگامی که دکمه "شروع" را فشار می دهید، MCU کابین خلبان ابتدا بیدار می شود و ماژول های مختلف را به ترتیب روشن می کند. وقتی ماشین را قفل میکنید و راه میروید، MCU کابین خلبان آخرین نفری است که وارد حالت خواب میشود و سیستمهای لازم را خاموش میکند. سیگنالهای دکمههای فرمان-مانند صدا، پرش آهنگ، و فرمانهای صوتی- نیز قبل از ارسال از این MCU عبور میکنند.
بنابراین، اگر بهروزرسانی میانافزار برای MCU باعث خرابی موقت تهویه مطبوع شود، مشکل مربوط به MCU کابین خلبان است، نه ECU A/C.
بسیاری از دارندگان خودرو با این سناریو مواجه شدهاند: پس از بهروزرسانی OTA یا فلش نرمافزار در نمایندگی، دکمههای تهویه مطبوع روی نمایشگر بزرگ پاسخگو نیستند و دما قابل تنظیم نیست. با این حال، کمپرسور تهویه مطبوع به کار خود ادامه می دهد و فن به دمیدن هوا ادامه می دهد.
دلیل ساده است: در طول فرآیند چشمک زدن، MCU کابین خلبان وارد "حالت فلاش" می شود و ارسال و دریافت پیام های CAN را متوقف می کند. دستورات تنظیم دما که روی نمایشگر ضربه می زنند نمی توانند ارسال شوند، بنابراین ECU A/C هرگز آنها را دریافت نمی کند. به همین ترتیب، بهروزرسانیهای وضعیت از ECU A/C قابل انتقال نیستند، بنابراین نمایشگر نمیتواند آنها را نشان دهد. در همین حال، MCU داخل ECU تهویه مطبوع به طور معمول به کار خود ادامه میدهد-قطعات سختافزاری مانند کمپرسور و فن همانطور که در نظر گرفته شده کار میکنند-اما نمایشگر بزرگ کنترل آنها را از دست میدهد.
پس از کامل شدن چشمک زدن و راه اندازی مجدد MCU کابین خلبان، ارتباط اتوبوس برقرار می شود و کنترل از طریق نمایشگر بزرگ به حالت عادی باز می گردد.
این یک نکته کلیدی را نشان می دهد: یک کابین هوشمند بسیار پیچیده تر از یک صفحه نمایش بزرگ همراه با جعبه اندروید است. MCU واقع در پشت صفحه نمایش به عنوان هاب تسهیل کننده ارتباط بین کابین خلبان و کل وسیله نقلیه عمل می کند. در حالی که نمایشگر بزرگ به عنوان "صورت" عمل می کند، MCU به عنوان "سیستم عصبی" عمل می کند.
تصویر
صنعت در حال تغییر از مدل "یک تابع، یک ECU" به رویکرد "یک کنترل کننده دامنه مدیریت خوشه ای از ECU ها" است.
در معماری های توزیع شده سنتی، تعداد زیاد ECU منجر به سیم کشی بیش از 4 کیلومتر در طول کل و وزن بین 50 تا 70 کیلوگرم می شود. روند فعلی شامل ادغام چندین ECU در کنترلکنندههای دامنه{4}}که دامنه کابین خلبان، دامنه رانندگی هوشمند و دامنه بدنه را پوشش میدهد، میشود. با نگاهی به آینده، معماری به سمت یک پلت فرم محاسباتی متمرکز همراه با کنترلکنندههای ناحیهای تکامل خواهد یافت.
اگرچه تعداد کل ECU ها در حال کاهش است، تقاضا برای تراشه های MCU کاهش نیافته است. کنترلکنندههای دامنه همچنان برای کنترل{0}زمان واقعی و عملکردهای دروازه ارتباطی به MCU نیاز دارند. MCU جایگزین نخواهد شد. بلکه روش اجرای آنها به سادگی در حال تغییر است.
