利用MCU提高汽車(chē)設(shè)計(jì)性能

　引言

　　在現(xiàn)在的汽車(chē)設(shè)計(jì)中，人們?cè)絹?lái)越注重智能和環(huán)保這兩個(gè)方面。因?yàn)橹悄芑钠?chē)可以為人們帶來(lái)高度的安全性和舒適感，在環(huán)保方面，通過(guò)使用數(shù)字技術(shù)達(dá)到節(jié)能省碳的目的。因此，數(shù)字化程度在汽車(chē)領(lǐng)域也愈來(lái)愈深，大到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，小到車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)，無(wú)處不見(jiàn)電子組件的身影，它們被廣泛應(yīng)用在感測(cè)和操控上。

　　在汽車(chē)電子的各個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，往往需要采用微控制器（MCU）做為運(yùn)作控制的核心，而汽車(chē)對(duì)電子系統(tǒng)的倚重，也刺激車(chē)用微控制器市場(chǎng)的快速成長(zhǎng)。車(chē)用微控器涵蓋8位、16位、32位等低、中、高階產(chǎn)品等級(jí)，各有其適合的應(yīng)用系統(tǒng)，大致如下：

　　8位MCU：主要應(yīng)用于車(chē)體的各個(gè)次系統(tǒng)，包括風(fēng)扇控制、空調(diào)控制、雨刷、天窗、車(chē)窗升降、低階儀表板、集線盒、座椅控制、門(mén)控模塊等較低階的控制功能。

　　16位MCU：主要應(yīng)用為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，如引擎控制、齒輪與離合器控制，和電子式渦輪系統(tǒng)等；也適合用于底盤(pán)機(jī)構(gòu)上，如懸吊系統(tǒng)、電子式動(dòng)力方向盤(pán)、扭力分散控制，和電子幫浦、電子剎車(chē)等。

　　32位MCU：主要應(yīng)用包括儀表板控制、車(chē)身控制、多媒體信息系統(tǒng)（TelemaTIcs）、引擎控制，以及新興的智能性和實(shí)時(shí)性的安全系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)，如預(yù)碰撞（Pre- crash）、自適應(yīng)巡航控制（ACC）、駕駛輔助系統(tǒng)、電子穩(wěn)定程序等安全功能，以及復(fù)雜的X-by-wire等傳動(dòng)功能。

　　1 車(chē)用MCU常見(jiàn)接口

　　CAN和LIN是比較常見(jiàn)的接口。

　　隨著今日汽車(chē)對(duì)應(yīng)用功能的要求愈來(lái)愈高，需整合的系統(tǒng)也愈來(lái)愈復(fù)雜，使得汽車(chē)電子系統(tǒng)對(duì)于高階32位 MCU的需求不斷提升。這類(lèi)車(chē)用MCU往往被置放在高熱、多塵、劇震、電子干擾嚴(yán)重的運(yùn)作環(huán)境，因此對(duì)耐受性的要求遠(yuǎn)高于一般用途的MCU。此外，在汽車(chē)的應(yīng)用環(huán)境中，車(chē)用MCU必須與多個(gè)車(chē)用電子控制裝置（ECU）相連結(jié)，其中最常見(jiàn)的傳輸接口為CAN和LIN。

　　CAN又分為高速CAN和低速CAN,高速CAN的傳輸率可以達(dá)到1 Mbps,適用于ABS、EMS等強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)反應(yīng)的應(yīng)用；低速CAN則可達(dá)到125 Kbps,適合較低速的車(chē)體零件控制。此外，CAN控制器的型式可分為舊型的1.x、標(biāo)準(zhǔn)型的2.0A和延伸型的2.0B,愈新的規(guī)格效能自然愈好，其中 2.0B又可分為被動(dòng)（passive）型式和主動(dòng)（active）型式。

　　LIN則是較CAN更為低速且低成本的通訊方案，采用一個(gè)主節(jié)點(diǎn)、多個(gè)從節(jié)點(diǎn)的概念（最多支持16個(gè)節(jié)點(diǎn)），可達(dá) 20 kbps數(shù)據(jù)傳輸率，總線電纜的長(zhǎng)度最多可以擴(kuò)展到40公尺。它很適合做為空調(diào)控制（Climate Control）、后照鏡（Mirrors）、車(chē)門(mén)模塊（Door Modules）、座椅（Seats）、智能性交換器（Smart Switches）、低成本傳感器（Low-cost Sensors）等較單純系統(tǒng)的分布式通訊解決方案。

　　以下將介紹應(yīng)用于儀表板控制及車(chē)身控制的新一代MCU技術(shù)，并以富士通新一代的MB91770系列和MB91725系列新型微控制器做為設(shè)計(jì)參考。請(qǐng)參考（圖一）。

圖1　儀表盤(pán)控制及車(chē)身控制MCU在汽車(chē)中的應(yīng)用（以MB91770系列和MB91725系列為例）