找方案 | 高性能汽車(chē)MCU：芯馳 E3106 方案

芯馳 E3 MCU 控之芯是針對(duì)汽車(chē)安全相關(guān)應(yīng)用設(shè)計(jì)的新一代高性能微控制器產(chǎn)品。E3 全系列產(chǎn)品集成了 ARM Cortex R5 及 ARM Cortex R52+ CPU 并最高配置對(duì)鎖步主核，其中最高規(guī)格產(chǎn)品配置有接近 5MB 的片內(nèi) SRAM 和高達(dá) 16MB 高性能嵌入式存儲(chǔ)，可滿(mǎn)足汽車(chē)應(yīng)用對(duì)于算力和內(nèi)存日益增長(zhǎng)的需求。

本方案選用的芯馳 E3106 是專(zhuān)為汽車(chē)應(yīng)用設(shè)計(jì)的下一代高性能 MCU。它集成了 ARM Cortex-R5 CPU 內(nèi)核和高達(dá) 1152KB 的 RAM，以支持不斷增長(zhǎng)的計(jì)算和程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。E3106 開(kāi)發(fā)板上板載了 SBC FS56 電源管理芯片、CAN 收發(fā)器、LIN 收發(fā)器、EEPROM、ADC、ACMP、I2C、RMII 以太網(wǎng)接口等多種功能拓展，具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)支持。隨著汽車(chē)電子電氣架構(gòu)的變革和智能化、網(wǎng)聯(lián)化、電動(dòng)化趨勢(shì)的加速發(fā)展，E3106 芯片將在汽車(chē)電子領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

E3106 關(guān)鍵特性：

300 MHz ARM Cortex-R5 CPU 內(nèi)核和高達(dá) 1152KB 的 RAM, 符合 ISO26262 ASIL-B 汽車(chē)功能安全等級(jí)，支持 ASIL B 安全應(yīng)用

具有 16 個(gè)區(qū)域的內(nèi)存保護(hù)單元，緩存和 TCM 上的錯(cuò)誤檢查與糾正

安全域有 32 個(gè)獨(dú)立的 DMA 通道，外設(shè)模塊與 DMA 控制器之間可配置 DMA 多路復(fù)用器

高效的大電流模式 DC-DC 穩(wěn)壓器，支持將 3V 電源轉(zhuǎn)換為 1.8V 或 0.8V，具備過(guò)壓/欠壓及過(guò)流保護(hù)功能

支持 JTAG、PMU、32KHz RTC、24MHz XTAL

外設(shè)接口：100/1000M Ethernet TSN, CAN/CANFD x8, LIN/UART x12 ，I2C x4，ACMP x2，12-bit ADC x3，eTimer(8-ch) x2，ePWM (8-ch) x2 等，方便與其他車(chē)載設(shè)備進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交換

支持多種主流的開(kāi)發(fā)環(huán)境，如 IAR Embedded Workbench for ARM 等，方便開(kāi)發(fā)者進(jìn)行代碼編寫(xiě)、調(diào)試和測(cè)試

提供完善的軟件平臺(tái)支持，包括 E3 MCAL（Microcontroller Abstraction Layer）和E3 SSDK（Software Development Kit）等，有助于加速開(kāi)發(fā)進(jìn)程和提高開(kāi)發(fā)效率

場(chǎng)景應(yīng)用圖

展示板照片

方案方塊圖

核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1. 評(píng)估板尺寸為 4*159.3 (mm)， 選用基于 Arm Cortex-R5F 的微控制器，滿(mǎn)足 ASIL-B 汽車(chē)功能安全等級(jí)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)需求

2.采用高性能的多核架構(gòu)，包含獨(dú)立的 AP 應(yīng)用處理器和信息安全 SAFETY 處理器，提供強(qiáng)大的計(jì)算和處理能力

3.有三個(gè)喚醒源 SYS_BUTTON、SYS_WAKEUP0 和 SYS_WAKEUP1，可根據(jù)外設(shè)喚醒類(lèi)型分三種情況：電平觸發(fā)、上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)

4.搭配可功能擴(kuò)展的第三代安全電源管理芯片 FS56，實(shí)現(xiàn)全方位的電源監(jiān)測(cè)管理與失效安全防護(hù)。

5.專(zhuān)用界面設(shè)計(jì)搭配 NXP FS56 GUI 工具，提供 FS56 模擬與 OTP 燒錄功能

6.2路高速的 CAN 收發(fā)器，2 路 LIN 22A/SAE J2602 收發(fā)器

7.豐富的通信接口:SPI、I2C、UART、CAN/FD 與支持 TSN 的以太網(wǎng)

8.提供 RMII 接口，可彈性對(duì)接車(chē)用以太網(wǎng)和工業(yè)用以太網(wǎng)的開(kāi)發(fā)板，實(shí)現(xiàn)車(chē)用網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)

9.支持 JTAG 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試接口和 JTAG 4 線(xiàn) SWD 調(diào)試模式

方案規(guī)格

開(kāi)發(fā)板板上選用的主要 IC 有：

1. 主控 MCU（E3106）上文已做簡(jiǎn)單介紹，不再贅述。

2. 車(chē)規(guī)級(jí)高速 CAN 收發(fā)器（TJA1044）規(guī)格：

① 符合 ISO 11898-2:2016、SAE J2284-1 至 SAE J2284-5 中定義的 CAN 物理層

② 具有極低電流的待機(jī)模式，同時(shí)具備本地和總線(xiàn)喚醒功能

③ 適用于 12V 汽車(chē)應(yīng)用優(yōu)化系統(tǒng)

④ 具有低電磁發(fā)射（EME）和高電磁抗擾度（EMI）

⑤ 在 CAN FD 快速相位下，數(shù)據(jù)速率高達(dá) 5Mbit/s

⑥ VIO 輸入允許直接連接電源電壓為 3~5V 的微控制器

⑦ 數(shù)據(jù)速率最高可達(dá) 1Mbit/s

3. 車(chē)規(guī)級(jí)高速 LIN 收發(fā)器（TJA1022）規(guī)格：

① 符合 LIN 2.0, LIN 2.1, LIN 2.2, LIN 2.2A and SAE J2602 標(biāo)準(zhǔn)

② 支持最高 20 kBd 的波特率

③ 極低的電磁輻射（EME）

④ 在休眠模式下具有極低功耗，并支持遠(yuǎn)程 LIN 喚醒功能

⑤ 可在未通電狀態(tài)下被動(dòng)操作

⑥ 具備欠壓檢測(cè)功能

⑦ K-line 兼容

⑧ 輸入電平兼容 3V 與 5V 的器件，可直連 MCU 微控制器

4. 車(chē)規(guī)級(jí) SBC（FS56）規(guī)格：

① 兩個(gè)高壓降壓轉(zhuǎn)換器和四個(gè)外部電壓監(jiān)測(cè)器

② 外部 FET 高壓降壓控制器，負(fù)載高達(dá) 15A，輸出電壓 8V 至 7.2V

③ 內(nèi)部 FET 高壓降壓穩(wěn)壓器，最大輸出電壓 36V，負(fù)載電流大于 3A，輸出電壓 8V 至 8V

④ 250kHz 至 3MHz 的開(kāi)關(guān)頻率

⑤ 高效 PFM 模式（700uW 靜態(tài)功率）

⑥ GPIO 可與 PF PMIC 無(wú)縫運(yùn)行

⑦ 窗口化看門(mén)狗定時(shí)器

⑧ SoC 硬件監(jiān)測(cè)引腳（FCCU 和 ERRMON）以及內(nèi)置自檢等功能安全特性

⑨ 可擴(kuò)展的產(chǎn)品組合支持多個(gè)版本，包括 QM、ASIL B 和增強(qiáng)型 ASIL B 版本

歡迎關(guān)注本文作者大大通博主：汽車(chē)大牛，了解更多汽車(chē)相關(guān)應(yīng)用知識(shí)！

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