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MPC555微控制器與汽車電子
摘要：介紹32位微控制器MPC555及其應用開發系統的技術特點，并分析比較國內外軟硬件集成開發平臺的應用現狀。同時，對MPC555嵌入式系統在汽車電子領域的應用進行了總結和預測。引言
隨著汽車工業的飛速發展，汽車在控制、通信和網絡方面的要求越來越復雜。以32位微控制器及嵌入式實時操作系統為基本技術特征的新一代電控單元ECU（Electronic Control Unit）成為汽車電子應用的主流。32位微控制器MPC555以其強大的性能在汽車電子等領域得到了廣泛的應用。
1 MPC555微控制器簡介
MPC555微控制器是Motorola PowerPC 555系列的代表產品，是專為汽車電子、航空航天、智能系統等高端嵌入式控制系統所設計。該產品可在高速移動及苛刻的環境下工作（工作溫度：-40～125℃），性能優良，并具有高度的靈活性和可靠性，適合大批量低成本生產。
MPC555主要有以下功能模塊：
*主頻40MHz的精簡指令集CPU（RCPU）;
*四級存儲器控制器；
*U-Bus系統接口單元（USIU）；
*靈活的指令和數據存儲保護單元；
*448KB Flash EEPROM;
*26KB SRAM;
*雙時間處理單元（TPU3）；
*18通道模塊I/O系統（MIOS1）；
*雙隊列模數轉換模塊（QADC）；
*雙CAN2.0B控制器模塊（TouCANs）；
*隊列串行多通道模塊（QSMCM）。
在設計及開發應用MPC555微控制器過程中，廠商采取合作、聯合推廣等方式積極引導開發應用產品市場。MPC555微控制器采用了IBM微控制器的芯片結構技術、AMD閃存存儲器技術。專業化嵌入式軟硬件開發公司：ETAS、Pi-Technology、Axiom、ADI、Opti-NumSolution、dSPACE等開發出MPC555應用板、I/O模塊、實時操作系統、集成開發工具、應用軟件等嵌入式軟硬件系統與集成開發環境。汽車電子產品開發商：BOSCH、德爾福等開發出相應的汽車電子應用產品。從而形成了對MPC555專業化分工、聯合開發的產品鏈方式。這種產業/產品鏈的開發機制已成為高科技領域成功的發展模式。
2 MPC555應用軟硬件平臺及系統集成開發環境
針對目標系統，首先要選定與應用產品所處環境和功能參數相匹配的微控制器作為核心控制系統。另外，完備、強大的開發環境技術支持也至關重要。伴隨著市場競爭越來越激烈，要求快速、靈活地開發應用產品，盡量減少和縮短從決策、設計、研發、測試、修正到最終批量生產的各個環節和周期。開發新產品的快慢往往與一個企業的生存緊密相連。為了適應這一要求。近幾年，集成開發環境（Integrated Development Environment，IDE）技術得到了越來越廣泛的重視�；谀Ｐ驮O計（Model-Based Design）、簡化軟件編程、軟硬件一體化、快速原型（Rapid Prototyping）建立目標系統、應用程序模塊化等先進的開發手段被廣泛應用。另外，嵌入式實時操作系統（RTOS）對系統的安全運行、管理應用系統程序、系統的兼容通用性也至關重要。
一套完備的MPC555開發應用系統主要由軟硬件平臺和集成開發環境組成。集成開發環境的功能包括：提供控制操作界面；通過BDM接口瀏覽MPC555硬件平臺狀態和信息；建立控制模型；模擬仿真應用系統控制算法；與編譯器連接將控制模型或C語言程序生成MPC555機器源代碼；通過BDM接口將源代碼傳送到MPC555硬件平臺；實時調試運行應用程序等。這種開發模式方便快捷，采用友好界面連接形象化模型框圖、輸入計算公式、經驗公式等方式編制開發程序，由系統自動將其編譯成目標代碼。在應用程序經過反復模擬仿真，并實時調試運行成功后被裝入MPC555硬件平臺。MPC555系統配有各類應用I/O模塊與通信接口，并裝有一套實時操作系統（RTOS）。在操作系統的管理下，開發的應用程序在上位機監控下和脫離上位機兩種環境下運行驗證。一些特定、重復任務的應用程序被生成模塊化的庫文件已備調用。為了提高開發系統的實時性，系統具有HIL（Hardware-in-the-loop）、Bypass等硬件在環開發、實時嵌入加載等功能。模塊化的應用程序可以實時在線導入導出而絲毫不影響系統的正常運行。
在硬件方面，MPC555微控制器是理想的汽車電子產品嵌入式硬件系統平臺。表1列出了國內外專業公司開發的MPC555開發板情況比較。
在集成開發環境方面，各開發系統普遍采用MathWorks公司的MATLAB系列軟件產品Simulink、Stateflow等，用于模擬仿真、建立模型，再配上相應的交叉編譯器、控制界面連接程序與硬件平臺相連，構成一完整的開發系統。在MPC555應用領域中，比較有代表的產品有ETAS公司的開發工具ASCET-SD；符合OSEK標準的實時操作系統OSEKWorks；調試工具LabCar和相應MPC555的硬件開發板；ADI公司的嵌入式系統的快速原型SIMsystem；開發平臺BEACON，以及Axiom、Pi-technology的MPC555硬件開發系列產品等。
為了適應嵌入式計算機控制軟件開發日益龐大的特點；實現軟件開發的模塊化和可移植性；確保各分布式控制子系統之間的通信暢通；盡可能地實現不同廠商的控制模塊間的互換性和兼容性，應用系統的標準化成為迫切需要解決的課題。在汽車電子領域，CAN總線通信標準在物理層、數據鏈層定義了有關通信技術規范OSEK（Open Systems and the Corresponding Interfaces For Automotive Electronics）技術規范是針對符合汽車電子開放式系統及其接口的軟件規范所研發的嵌入式實時操作系統。OSEK規范從實時操作系統和軟件的開發平臺兩方面作了全面的定義與規定。該規范最先由德、法兩國汽車行業所倡導并日趨完善。它所提出的一整套解決方案代表了未來汽車電子軟件行業的發展方向，在國際車電子領域的影響力日益增強。
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