汽車電子技術創(chuàng)新加快汽車變革步伐

　　PSI5是專門用于安全氣囊系統(tǒng)的二線接口。曼徹斯特編碼的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸可實現(xiàn)125kbps的數(shù)據(jù)傳輸速度、高EMC魯棒性和低輻射。除了規(guī)定各種傳感器供電電流之外，協(xié)議還支持備用的連接(參見圖5)。

　　飛思卡爾半導體(Freescale)最近推出的MMA5xxxW加速度計是一款采用無引腳方形扁平(QFN)封裝的X軸或Z軸衛(wèi)星慣性傳感器，該傳感器與PSI5 rev 1.3標準協(xié)議兼容。除了特殊的接口之外，MEMS加速度計的過阻尼設計還提供防止寄生振動的保護，以獲得更魯棒的正面和側面安全氣囊解決方案。與其它基于SOIC的可用設計相比，QFN封裝可提供更小的電路板空間。

2. 攝像頭和雷達傳感器

　　當今汽車中最復雜的傳感器可能是能夠拓寬駕駛員視野的傳感器。攝像頭和雷達傳感器通常應用于高端汽車中，但是多家供應商正在致力于拓寬這些傳感器在汽車中的應用范圍。Delphi、TRW和Continental公司采用的技術各不相同。

　　Delphi公司在其停車引導系統(tǒng)中使用了后視攝像頭，而不是超聲波傳感器。該公司聲稱，該系統(tǒng)是停車問題的低成本解決方案。高級算法獲取攝像頭提供的信息，然后確定是否有足夠的停車空間并計算后退路徑。駕駛員接收語言形式的停車逐步指示和汽車顯示屏上的視覺指示。可擴展性使系統(tǒng)能夠實現(xiàn)各種停車輔助方案，這取決于汽車制造商的要求。

　　TRW公司希望其AC100 24GHz雷達技術能夠讓其碰撞減輕制動(CMB)系統(tǒng)應用于廣闊的汽車市場中，該雷達傳感器的價格為77 GHz雷達傳感器價格的一半左右。TRW的CMB技術用于解決城市交通和交通堵塞引起的問題，該技術應用于近距離(6-7米，即20-23英尺)。在該距離內，可以通過制動以有限的減速將速度降低20kph (12.4 mph)，從而防止發(fā)生碰撞。

　　在150m(492英尺)的范圍內，24GHz的雷達還能支持自適應巡航控制等駕駛輔助功能。這使得該技術能夠用于車速高達160kph(99.4mph)的高速公路上。城市和高速駕駛相結合可以滿足當今大眾市場汽車的諸多需求。

　　整合雷達和基于攝像頭的視覺傳感器的優(yōu)勢已在多款汽車中得以體現(xiàn)。不過，Continental公司的工程師正在力圖通過整合來進一步防止事故的發(fā)生。在制動空間不足的實例中，駕駛員圍繞障礙物轉向以便防止碰撞的能力可提供另一種防撞備選方案。Continental公司的緊急轉向輔助概念利用來自雷達的長距離信息，有望增加來自攝像頭系統(tǒng)的視頻圖像，這與已用于智能大燈控制的做法比較類似。這種整合可在高速公路上為駕駛員提供范圍較遠的威脅評估。

　　EPS和ESC配合使用時，駕駛員可以向右側或左側轉向，避免發(fā)生碰撞(特別是在始料未及的停車情況下)。ESC的滾動旨在快速轉向操作時使汽車保持在路面上，并通過選擇性地將最初的制動壓力施加到各個車輪上來穩(wěn)定汽車。由于用于ESA的所需元器件已在許多汽車中得以應用，因此Continental公司的工程師自信地認為，汽車制造商能夠以相對便宜的價位實現(xiàn)這一功能(參見圖6)。

圖6： Continental的緊急轉向輔助系統(tǒng)顯示了EPS如何與其他車載系統(tǒng)協(xié)作以避免事故。

　　如今的汽車依賴針對各種應用的多種無線技術，范圍涵蓋傳統(tǒng)廣播無線信號、遙控鑰匙(RKE)、輪胎氣壓監(jiān)測、雙向藍牙、WiFi、蜂窩、專用短距離通信(DSRC)連接等。越來越多地使用無線設備與技術進步和利用最新無線功能的不懈努力有著直接關系。于是，遠程信息處理和車載信息娛樂的角色繼續(xù)在汽車領域中得到拓展。

1. 改進的無線技術

　　隨著為汽車開發(fā)新通信系統(tǒng)的工作的不斷推進，IC供應商正在瞄準諸多現(xiàn)有的無線應用。當然，集成的優(yōu)勢在最新的IC中非常明顯，它可以在更小的空間內提供更多的功能，并降低總系統(tǒng)成本。Atmel的用于混合密鑰應用的單芯片高級加密標準(AES)-128發(fā)動機防盜系統(tǒng)和RKE微控制器就是這樣一個例子。ATA5795特別針對同一鑰匙中集成了發(fā)動機防盜系統(tǒng)和RKE功能的大批量單向汽車鑰匙。

　　內置ATA5795的鑰匙與汽車中的接收器通信(圖7)。ATA5795中的N分頻發(fā)射器覆蓋315MHz和433MHz頻帶。AES-128加密引擎同時用于發(fā)動機防盜系統(tǒng)和RKE功能，可在兩個應用中實現(xiàn)類似的安全方案。5mm×5mm的QFN封裝中可容納所有的芯片集成電路及其超低功耗的AVR內核，因此適合鑰匙的小電路板空間。

　　借助現(xiàn)有FM和AM收音機頻道的增強音質、更多的編程選擇和新無線數(shù)據(jù)服務，iBiquity的高清廣播技術現(xiàn)已被13家汽車品牌所擁有的70多條汽車生產線采納。作為響應，意法半導體開發(fā)了一種可滿足與日俱增的高清廣播技術市場的芯片組。這個端到端解決方案將基帶接收器(STA680)與RF前端IC(TDA7706)整合在一起。此外，這種組合通過包含Conditional訪問支持和雙通道應用(HD Radio 1.5)的特性，從而拓展了高清廣播接收器的功能。

　　STA680可同時解調來自兩個TDA7706的兩個不同的高清廣播流。該芯片組通過雙音頻流處理來滿足單通道和雙通道高清應用的需求。在雙通道配置中，系統(tǒng)可以同時解調來自第一個廣播頻道的音頻和數(shù)據(jù)以及來自第二個廣播頻道的數(shù)據(jù)(圖8)。它還可以接收來自一個頻道的音頻內容，同時獲取來自另一個頻道的交通或天氣數(shù)據(jù)。

圖8：STA680 RF前端IC能夠同時解調來自兩個獨立射頻通道音頻和數(shù)據(jù)，從而為高清廣播用戶提供更多的收聽選擇。

　　該芯片組內置在Alps Electric模塊中，并被iBiquity Digital公司確認為可滿足全面的性能要求。

2. 汽車面臨的無線技術難題

　　盡管可用的無線技術很多，但是一些車主可能并不滿足于OEM提供的這些無線技術，他們也可能傾向于用一些最新的無線技術更新舊汽車。可能最大的難題之一在于在常規(guī)通信時或者汽車靠近蜂窩基站邊沿時缺少可用的手機信號。另一個必須解決的問題是讓后座乘客在行車時保持安靜。

　　Wilson Electronics公司的Sleek手機信號增強器可放大發(fā)送至和來自北美蜂窩基站的信號。該信號增強器(器件號815226)的工作頻率為800MHz(蜂窩)和1900MHz (PCS)頻帶，該器件可減少掉線，擴大信號范圍，并提高數(shù)據(jù)速率。完整的系統(tǒng)套件包括一個適合各種蜂窩手機和智能手機形狀的支架，一根天線和一個電源適配器(圖9)。

改善汽車連接體驗的無線技術

　　車頂天線可接收來自蜂窩基站的信號，并將該信號通過數(shù)據(jù)線傳送到支架。信號增強后，Sleek的內置天線將信號發(fā)送至蜂窩手機。此過程為雙向過程，因此蜂窩手機可將增強的信號發(fā)送回蜂窩基站。

　　815226的增益為20db(最大輸出功率為1.82W或32.6dBm)，噪聲系數(shù)為3.0dB(標稱值)。該器件符合蜂窩設備的行業(yè)標準，已獲得美國聯(lián)邦電信委員會的承認，且滿足加拿大工業(yè)部的要求。

　　iSuppli公司汽車研究部副總裁Phil Magney表示，后座娛樂(RSE)系統(tǒng)的數(shù)量和復雜程度正變得越來越高。根據(jù)iSuppli車載數(shù)字娛樂門戶網(wǎng)站的分析，Magney預計截至2015年OEM RSE的交付量將從2009年的310萬部增長到560萬部。并且這種增長的基礎并不僅僅依靠DVD播放機的增長。不斷增長的選擇方案列表包括游戲機系統(tǒng)、品牌音頻、高清廣播、USB、MP3連接、移動電視、更大的顯示屏尺寸和WiFi。

　　娛樂設備的發(fā)展將遠遠超出為小孩解悶這一范疇，不過低齡后座乘客仍將是這些產品的主要使用者。為了讓低齡兒童擺脫有線的困擾，Kidz Gear引進了針對小孩的IR68KG02無線汽車耳機。

　　如果汽車不附帶針對兒童的無 線耳機，或者安裝了后裝系統(tǒng)，紅外(IR)無 線耳機則可以為這些低齡兒童提供適合的尺寸。該耳機與具有單通道內置IR DVD/視頻系統(tǒng)的美國汽車兼容，可在耳機上提供獨立的音量控制，空閑時可自動關斷。使用IR技術可以避免不斷增長的RF無線信號可能造成的干擾。