Entwicklungskits erleichtern die Entwicklung von Automotive-Systemen

Laut Wikipedia sind in einem modernen Auto bis zu 100 elektronische Steuergeräte (Electronic Control Units, ECUs) enthalten, auch LKWs bringen es noch auf etwa 40 Stück. Diese Steuergeräte sind in der Motorsteuerung, in Automatikgetrieben, ABS-Systemen, Infotainment-Anlagen, der Beleuchtung, Alarmanlage und Diebstahlsicherung sowie in der Klimaanlage, den elektrischen Fensterhebern und Türöffnern, Einparkhilfen und, wie könnte es auch anders sein, in der externen Kommunikation zu Hause – für Mobilfunk und GPS.

Inzwischen sind zahlreiche wertvolle Entwicklungskits erhältlich, mit deren Hilfe Systementwickler noch schneller arbeiten können. Hier finden Sie einige Beispiele.

 

Keyless Entry/Passive Entry und Passive Start mit Fernbedienung

Sogenannte Remote Keyless Entry (RKE) Systeme gelten heutzutage als Standard für die allermeisten Neufahrzeuge und ermöglichen dem Besitzer, das Fahrzeug durch einen Knopfdruck auf dem Schlüssel aufzusperren. Passive Entry/Passive Start-Systeme (PEPS) sind vor allen Dingen für High-End-Fahrzeuge im Kommen: Ebenso wie bei RKE-Systemen kommt auch hier drahtlose Kommunikationstechnologie zum Einsatz, geht dabei jedoch einen Schritt weiter. Mit PEPS-Systemen muss der Besitzer nur mehr die Tür des Fahrzeugs berühren, um das Fahrzeug aufzusperren. Der Motor wird durch einen Knopfdruck auf dem Armaturenbrett gestartet, da das Fahrzeug mit dem Schlüssel in der Tasche des Fahrers kommuniziert.

Abbildung 1: Atmel ATAK51003-V1 Entwicklungskit ist speziell auf Remote Keyless Entry
und
Passive Entry/Passive Start Anwendungen ausgelegt.

 

Diese beiden Anforderungen erfordern lediglich eine sehr geringe Leistungsaufnahme des batteriebetriebenen Schlüssels und benötigen die Unterstützung des AES-128 Verschlüsselungsstandards zum Schutz der Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem Schlüssel. Mit dem ATAK51003-V1 bietet Atmel ein Referenzdesign-/Entwicklungskit für Zugangssysteme zu Fahrzeugen mit RKE und PEPS-System sowie einer Wegfahrsperre. Das Design basiert auf dem ATA5791 8-bit-Mikrocontroller, der einen HF Transmitter enthält und speziell auf Fahrzeugschlüssel ausgelegt ist. Trotz des integrierten AES-128-Hardware-Verschlüsselungsmoduls liegt der Stromverbrauch bei Abhörvorgängen lediglich bei 4,7 µA, damit die Batterie des Schlüssels so lange wie möglich hält.

 

Alarmanlage des Fahrzeugs

Heutzutage sind alle Fahrzeuge mit einer Alarmanlage ausgestattet, die vor dem Diebstahl des Fahrzeugs selbst sowie vor dem Diebstahl von Gegenständen in dem Fahrzeug schützen soll. Eine grundlegende Alarmanlage eines Fahrzeugs sieht oftmals etwa wie das unten stehende Blockdiagramm aus: Dabei ist ein Mikrocontroller zur Stromversorgung mit der Batterie verknüpft, sowie mit einem Neigungssensor zur Erkennung von Bewegungen des Fahrzeugs und der Hupe zur Ausgabe des Alarmsignals. Die Kommunikation erfolgt über einen CAN- oder LIN-Netzwerkbus, über den weitere Systeme des Fahrzeugs darüber informiert werden, dass das Fahrzeug gerade gestohlen wird. Im Anschluss daran können dann weitere vorbeugende Maßnahmen getroffen werden (beispielsweise die Aktivierung der Wegfahrsperre).

Abbildung 1:

Abbildung 2: Grundlegendes Blockdiagramm für eine Alarmanlage eines Fahrzeugs, bei dem das Alarmsignal über die Hupe ausgegeben wird.

 

Die Automotive-Mikrocontroller der 8-bit STM8A-Reihe von STMicroelectronics eignen sich hervorragend für Anwendungen in Alarmanlagen und ähnlichem. Dabei steht die Bezeichnung STM8AL für Komponenten mit sehr geringer Leistungsaufnahme, wohingegen die Reihe STM8AF ein größeres Speichervolumen aufweist. Das Entwicklungskit STM8A Discovery ist speziell auf die Demonstration der Funktionen beider Geräte ausgelegt. Das Kit umfasst zwei Platinen, die über LIN miteinander verknüpft werden können – die STM8AF Platine unterstützt CAN und LIN, STM8AL kann jedoch lediglich mit LIN arbeiten.

Abbildung 3: Mit dem STM8A Discovery Kit von STMicroelectronics können Sie mühelos Ihre ersten Schritte mit 8-bit-Mikrocontrollern für Fahrzeuge wagen.

 

Kombiinstrument

Das Kombiinstrument in dem Armaturenbrett dient als wichtigste Schnittstelle zur Kommunikation grundlegender Informationen an den Fahrer. Diese Informationen können dabei von Rundinstrumenten angezeigt werden – wie beispielsweise dem Tacho oder der Tankanzeige – oder in Form von LCD-Segmentdisplays – wie die Uhrzeit oder die Außentemperatur. Auch wenn manche Anzeigen von Kombiinstrumenten ausschließlich auf LCDs basieren, gibt die digitale Anzeige dem Fahrer nicht dasselbe Feedback wie die Nadel eines Rundinstruments – aus diesem Grund sind beide Technologien noch immer ausgesprochen wichtig.

Abbildung 4: Blockdiagramm für ein Kombiinstrument-Design auf der Basis eines Microchip PIC 16/18/24 Mikrocontrollers.

 

Das PICDEM LCD2 Demonstration Board (DM163030) von Microchip arbeitet mit einem PIC18 Gerät und verfügt über einen LED-Spannungsverstärker, einen Kontrast-Controller sowie über eine Sample-LCD für die Erstellung von Prototypen. Der PIC18 Mikrocontroller kommt mit einer Vielzahl an On-Chip-Peripheriegeräten und eignet sich somit ideal für den Einsatz in Kombiinstrumenten. Die Performance ist hoch genug für die Erkennung der Nullposition von Rundinstrumenten, die über Schrittmotoren angesteuert werden, während On-Chip-PWMs für die Mikroschritte eingesetzt werden können.

 

Radar für FAS

Fahrerassistenzsysteme (FAS) sollen helfen, Unfälle zu verhindern und die Sicherheit des Fahrzeugs auch unter schwierigen Bedingungen sicherzustellen. Aktuell entwickelte Systeme nutzen ausgereifte Prozessoren zur Interpretation von Bilddaten zahlreicher Kameras, warnen den Fahrer vor potenziellen Zusammenstößen und/oder betätigen die Bremse. FAS enthalten Teilsysteme, die in bestimmten Situationen die Kontrolle übernehmen können. Nicht zuletzt deshalb ist es absolut unausweichlich, dass hier die höchsten Standards für Sicherheit gelten.

Abbildung 5: Das Hercules-Entwicklungskit von TI eignet sich für die Entwicklung von Anwendungen, die aufgrund ihrer erweiterten Sicherheitsfunktionen eine Zertifizierung nach ISO 26262 erfordern.

 

So empfiehlt TI beispielsweise das Hercules-Entwicklungskit für die Entwicklung eines Radarsystems zur Warnung des Fahrers vor potenziellen Zusammenstößen. Dieses Kit ist für sicherheitskritische Systeme geeignet und basiert auf der Hercules-Mikrocontrollerplattform, die funktionale Sicherheitstechniken zur Beschleunigung der ISO 26262 Zertifizierung verwendet. Das Kit verfügt über den TMS570 Mikrocontroller und ist soweit ausgereift, dass es sich für die Entwicklung vollständig einsatzbereiter Anwendungen eignet.