32位微控制器MPC555在汽車電子中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

　　為了適應(yīng)嵌入式計(jì)算機(jī)控制軟件開發(fā)日益龐大的特點(diǎn)；實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)的模塊化和可移植性；確保各分布式控制子系統(tǒng)之間的通信暢通；盡可能地實(shí)現(xiàn)不同廠商的控制模塊間的互換性和兼容性，應(yīng)用系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化成為迫切需要解決的課題。在汽車電子領(lǐng)域，CAN總線通信標(biāo)準(zhǔn)在物理層、數(shù)據(jù)鏈層定義了有關(guān)通信技術(shù)規(guī)范。OSEK（Open Systems and the Corresponding Interfaces For Automotive Electronics）技術(shù)規(guī)范是針對(duì)符合汽車電子開放式系統(tǒng)及其接口的軟件規(guī)范所研發(fā)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。OSEK規(guī)范從實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和軟件的開發(fā)平臺(tái)兩方面作了全面的定義與規(guī)定。該規(guī)范最先由德、法兩國(guó)汽車行業(yè)所倡導(dǎo)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(yè)的發(fā)展方向，在國(guó)際汽車電子領(lǐng)域的影響力日益增強(qiáng)。

　　在國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)課題“燃料電池客車多能源動(dòng)力總成控制器軟硬件平臺(tái)”中，北京西曼自動(dòng)化技術(shù)有限公司配合課題承擔(dān)方——清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系智能技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，積極開發(fā)基于MPC500系列新一代汽車電子ECU軟硬件平臺(tái)以及集成開發(fā)環(huán)境，包括：MPC555評(píng)估板、MPC565單板系統(tǒng)、OSEKLinux 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)等。這些為發(fā)展我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)汽車電子關(guān)鍵核心技術(shù)，積極開發(fā)嵌入式軟硬件及集成開發(fā)環(huán)境。

3、MPC555微控制器在汽車電子領(lǐng)域的應(yīng)用

　　MPC555推出不久，便于1999年獲得汽車行業(yè)國(guó)際PACE汽車創(chuàng)新產(chǎn)品優(yōu)秀獎(jiǎng),并在嵌入式計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域，特別是汽車電子應(yīng)用領(lǐng)域得到迅速發(fā)展。由于其優(yōu)良的性能和強(qiáng)大的市場(chǎng)推廣力度，MPC555在各個(gè)層次，從高科技研發(fā)項(xiàng)目、終端用戶（汽車制造廠家）到各專業(yè)軟硬件開發(fā)商都予以高度的重視，并積極開發(fā)應(yīng)用MPC555產(chǎn)品。例如，美國(guó)MoBIES (Model-Based Integration of Embedded System)基于模型一體化嵌入式系統(tǒng)科研項(xiàng)目。MoBIES是由美國(guó)國(guó)防部DOD（Department of Defense）國(guó)防高技術(shù)研究項(xiàng)目局DARPA（Defense Advanced Research Projects Agency）信息處理技術(shù)辦公室IPTO（Information Processing Technology Office）資助的項(xiàng)目。此項(xiàng)目旨在為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于模型的軟件組件集成技術(shù)。MoBIES項(xiàng)目日期從2000年6月開始到2003年11月結(jié)束。該項(xiàng)目的汽車OEP(Automobile Open Experimental Platform，汽車動(dòng)力控制系統(tǒng)開放式試驗(yàn)平臺(tái))由Vehicle Dynamic Laboratory承擔(dān)，采用MPC555為系統(tǒng)硬件控制單元。MPC555被重視的程度日益加強(qiáng)。

　　MPC555微控制器在汽車電子領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，是目前被國(guó)際汽車電子系統(tǒng)廣泛采用的新一代芯片。MPC500系列產(chǎn)品在2000年汽車行業(yè)的年銷售額達(dá)10億美元之多（據(jù)Motorola報(bào)道）。國(guó)外的汽車電子工業(yè)已形成了從半導(dǎo)體硬件到軟件到部件開發(fā)，再到系統(tǒng)集成應(yīng)用的一整套開發(fā)和生產(chǎn)體系。圍繞著汽車制造商，形成了專業(yè)化、可提供全套應(yīng)用系統(tǒng)的各類供應(yīng)商：從硬件設(shè)計(jì)到軟件開發(fā)，以及各種專用控制原型的提供，再配用先進(jìn)的開發(fā)工具，使專業(yè)設(shè)計(jì)人員和制造商在生產(chǎn)一線開發(fā)、調(diào)試新產(chǎn)品等。這大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。

　　以32位嵌入式微控制器為基本技術(shù)特征的新一代電控單元（Electronic Control Unit, ECU）已成為汽車電子發(fā)展應(yīng)用的主流。汽車工業(yè)是使用微控制器最多的工業(yè)，一輛現(xiàn)代汽車最多可使用達(dá)上百個(gè)微控制器。汽車電子系統(tǒng)占整車成本的比例在90年代末已超過了30%，現(xiàn)在還在繼續(xù)上升。

汽車電子行業(yè)的發(fā)展依賴于汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，以及后者在整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域所處的重要地位。汽車電子的技術(shù)基礎(chǔ)來源于半導(dǎo)體行業(yè)、軟件開發(fā)、執(zhí)行器和傳感器等電子技術(shù)的發(fā)展。汽車電子產(chǎn)品能夠在高速移動(dòng)、苛刻和劇烈變化的環(huán)境下運(yùn)行，并且具有高可靠性、安全性、較強(qiáng)的機(jī)電結(jié)合性、適于大批量和低成本的生產(chǎn)等特點(diǎn)。

　　國(guó)際汽車電子技術(shù)正處于全面快速發(fā)展的階段，其特征主要體現(xiàn)在四化一功能，即多樣的功能（從最初的發(fā)動(dòng)機(jī)電子點(diǎn)火與噴油發(fā)展到如今的各種控制功能，如自動(dòng)巡航、自動(dòng)啟停、自動(dòng)避撞等）、技術(shù)一體化（從最初的機(jī)電部件松散組合到如今的機(jī)液電磁一體化，如直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)電控共軌燃料噴射系統(tǒng)）、系統(tǒng)集成化（從最初的單一控制發(fā)展到如今的多變量多目標(biāo)綜合協(xié)調(diào)控制，如動(dòng)力總成綜合控制、集成安全控制系統(tǒng)等）、通信網(wǎng)絡(luò)化（從初期的多子系統(tǒng)分別工作到如今的分布式模塊化控制器局部網(wǎng)絡(luò)，如以CAN總線為基礎(chǔ)的整車信息共享的車載分布式控制系統(tǒng)，以及D2B無線通信為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程高頻網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)）、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化（如OSEK技術(shù)規(guī)范，將成為未來汽車電子行業(yè)嵌入式操作系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，廣泛被采用）。國(guó)外的汽車電子產(chǎn)業(yè)形成了從半導(dǎo)體到軟件到部件開發(fā)再到系統(tǒng)集成應(yīng)用的一整套的開發(fā)和生產(chǎn)體系。而國(guó)內(nèi)的汽車電子科研和產(chǎn)業(yè)還處于分散、分割、重復(fù)、重疊的低水平階段，現(xiàn)狀不容樂觀。MPC555微控制器在汽車電子領(lǐng)域的應(yīng)用范例：

　　BMW 的 Valvetronic 電子閥門系統(tǒng)為目前國(guó)際最先進(jìn)的動(dòng)力控制系統(tǒng)技術(shù)(其三種車型已在道路上運(yùn)行)；

　　Ford 的Taurus 動(dòng)力控制系統(tǒng)；

　　由BMW 聯(lián)合Motorola 等開發(fā)的Byteflight數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)（用于安全氣囊）；

　　Siemens VDO 汽車動(dòng)力管理一體化系統(tǒng)；

　　Ford 采用MPC500系列為L(zhǎng)incoln LS Luxury Sedans開發(fā)的動(dòng)力控制系統(tǒng)；

　　Ford 采用MPC500系列為Jaguar S-Type Sedans 車型的點(diǎn)火、噴油、排氣控制；

　　韓國(guó)現(xiàn)代公司最新燃料電池轎車SANTA FE FCEV (EVS19展出的)的總成控制；

　　MoBIES 項(xiàng)目OEP汽車動(dòng)力控制開放式試驗(yàn)平臺(tái)硬件控制單元(ECU)。

　　汽車動(dòng)力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、車體以及安全系統(tǒng)等逐漸從傳統(tǒng)的機(jī)械、液壓結(jié)構(gòu)向電子結(jié)構(gòu)以及智能化控制演變。在制動(dòng)、駕駛、懸掛、助力、車身等控制方面都借助電子化的手段提高性能。GPS全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航、穩(wěn)定管理、電制動(dòng)、自動(dòng)駕駛以及防撞車、語音識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)化、夜間辨別加強(qiáng)等系統(tǒng)都在積極的開發(fā)應(yīng)用當(dāng)中。另外，通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)獨(dú)立功能的子系統(tǒng)連接形成實(shí)時(shí)的資源共享，使系統(tǒng)集成化、智能化。例如，底盤穩(wěn)定控制系統(tǒng)：通過對(duì)制動(dòng)、駕駛和懸掛系統(tǒng)信息的獲得而得以優(yōu)化。