單片機：汽車電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石保證

　　單片機的電子學(xué)名稱為微控制器(MCU),在當(dāng)代單片機已成為汽車電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石。單片機并不是什么神秘的東西，它已廣泛的存在于人們工作與生活方方面面，無時不刻的在接觸與使用中，只不過它裝在電器產(chǎn)品的內(nèi)在空間，我們很少能看到，也意識不到而已。如我們的手機、電視、空調(diào)、微波器、洗衣機、音響、電熱水器、汽車……等，都裝有各種各樣的單片機為核心的微型計算機或微處理器中，而且它的作用和地位越來越重要，難怪國內(nèi)外信息專家說：現(xiàn)在我們正生活在單片機的花花世界中。

　　那么，什么是單片機?它實際上是一種特殊的，高級的芯片，它不像一般芯片那樣，只能完成某一邏輯的功能，可以說它是非常微妙的腦型芯片。

　　單片機的作用是將微型計算機上的中央處理器(CPU)，隨機存儲器(RAM)，只讀存儲器(POM)和輸入/輸出(I/O)端口連接在一起，單片機就像人腦一樣，在程序編程，計算運作，下達(dá)指令起到了核心作用，即主要的性能都體現(xiàn)在單片機的功能上，以此構(gòu)成一個現(xiàn)代化的，整體性的電控單元結(jié)構(gòu)(ECU)

　　近年，單片機還有一個名稱，叫“用戶定義的集成電路(CSIC)”，即為滿足用戶多樣化個性要求，要針對這種需求，設(shè)計不同類別，不同型號具有兼容性能的單片機。

　　單片機在現(xiàn)代的汽車上已得到廣泛的使用，一輛豪華轎車可能裝上一、二百個單片機所構(gòu)成的微型計算機，即便是一輛中級轎車上也裝上六、七十個單片機。隨著汽車電子事業(yè)的不斷進(jìn)步，汽車已成為高性能單片機最大的應(yīng)用場地，應(yīng)用在各種汽車電控產(chǎn)品和車載電子產(chǎn)品領(lǐng)域上。

　　小小的單片機

　　早在1968年，美國物理學(xué)家羅伯特•諾伊斯和化學(xué)家戈登•摩爾(即后來摩爾定律發(fā)明者)，就在當(dāng)時仙童半導(dǎo)體公司從事單片機研究，到1971年他們在美國英特爾公司發(fā)明了單片機，1975年正式投入生產(chǎn)，從此單片機事業(yè)得到不平凡的發(fā)展，可以這樣說：

　　上世紀(jì)的70年代是單片機的萌芽時期，人們一邊研究，一邊改進(jìn)，一邊在工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行探索性應(yīng)用;到80年代初，進(jìn)入比較完美應(yīng)用時期，如當(dāng)時英特爾已能生產(chǎn)MCS-48，8位的單片機，用在工業(yè)領(lǐng)域電子產(chǎn)品的控制上;到80年代末，進(jìn)入大量生產(chǎn)和應(yīng)用時期，單片機已形成眾多接口性能，技術(shù)捕捉能力不斷提升，脈沖調(diào)節(jié)，高速傳輸，程序的可靠運行都很好，在汽車上也得到應(yīng)用，單片機的時代來臨了;到了90年代，一種嵌入式單片機的發(fā)明，促使單片機的應(yīng)用進(jìn)入一個新時期，單片機的發(fā)展有了新的思路，單片機進(jìn)入系統(tǒng)應(yīng)用時期;進(jìn)入新世紀(jì)，單片機應(yīng)用進(jìn)入成熟時期，它的用途已經(jīng)社會化，出現(xiàn)單片機豐富多彩的技術(shù)創(chuàng)新，形成不同領(lǐng)域擴展和應(yīng)用，促使單片機既要向眾多低端的電器產(chǎn)品上使用，市場擴增，同時也向高端層次產(chǎn)品提供需求，如軍工、航空、航天、網(wǎng)絡(luò)、新能源，電動汽車上應(yīng)用;到2010年后，單片機的智能化水平迅速提高，不斷應(yīng)用超導(dǎo)、納米、網(wǎng)絡(luò)、高級軟件、以至石墨烯等高科技，單片機變得又簿又小，而應(yīng)用性能都大量提高，現(xiàn)在一個指甲大小的單片機上已集成能發(fā)出上億次，或10億次以上的運行頻率，可以模擬人腦的感知行為，具有人腦思考的芯片也搞出來了，被稱為“神經(jīng)元”單片機。可見一個小小的單片機，有多少科學(xué)家，企業(yè)家，工程技術(shù)人員，技術(shù)工人，花了近半個世紀(jì)的艱辛努力，才呈現(xiàn)出今天爆發(fā)式的發(fā)展局面。

　　歸納起來，當(dāng)前單片機發(fā)展特色是：大容量、超高速、多功能、低能耗、微型化、專用化、安全性、價格廉和智能化方向發(fā)展，特色十分鮮明，小小的單片機正玩轉(zhuǎn)了世界。

　　正是單片機市場應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展，產(chǎn)品不斷增進(jìn)，成本不斷下降，在世界上出現(xiàn)一批著名的單片機跨國公司，如英特爾、飛思卡爾、英飛凌、飛利浦、意法、日立、松下、NEC、三星、瑞薩等等，其中飛思卡爾是從摩托羅拉公司分離出來，專門生產(chǎn)以汽車為主的單片機公司。

　　我國也出現(xiàn)一批單片機生產(chǎn)企業(yè)，主要在深圳，上海、廣州、江、浙等地帶，產(chǎn)量很大，但多生產(chǎn)比較低端的，更為廉價的單片機，因為單片機市場無限的在發(fā)展，市場上競爭和壟斷格局同時并存，單片機的老產(chǎn)品不斷的在淘汰，新產(chǎn)品不斷的在涌入市場，爭奪局面十分激烈。由于中國單片機市場很大，英特爾、英飛凌、三星等公司都在中國西安、重慶、北京等地區(qū)設(shè)立單片機生產(chǎn)個業(yè)，也有的是大家合作的，中國單片機市場出現(xiàn)了多元化現(xiàn)象。

　　這里要說明的是汽車上的單片機，在世界上只有很少數(shù)跨國企業(yè)在生產(chǎn)，而且形成技術(shù)壟斷局面，近期我國單片機公司還不能生產(chǎn)汽車上用的單片機，單片機的供應(yīng)百分之百靠近口，這是我們汽車電子產(chǎn)業(yè)上核心科技重大的缺失，建立自己掌握汽車用單片機的技術(shù)和基地是我們十分期待一項迫切問題。

　　單片機的又一場革命

　　隨著IT業(yè)和眾多高科技日新月異發(fā)展，一種以嵌入式片上系統(tǒng)單片機(SoC)，在上世紀(jì)90年末發(fā)明和應(yīng)用于社會上各行各業(yè)種種產(chǎn)品的電子控制上，這樣標(biāo)志著單片機的又一次革命年代的到來。

　　什么是嵌入式系統(tǒng)?它是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁剪，適應(yīng)于系統(tǒng)應(yīng)用，是功能、成本、體積、可靠性、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)的集中表現(xiàn)。簡單的說，凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統(tǒng)都可叫嵌入式系統(tǒng)。

　　什么是嵌入片上系統(tǒng)(SoC)芯片?是一種高度集成化，固件化系統(tǒng)集成技術(shù)，使用SoC技術(shù)設(shè)計系統(tǒng)的核心，是把整個應(yīng)用電子系統(tǒng)的全部功能都可以集中到一個芯片上，除了那些無法集成外部電路或機械零部件外，其他所有電路系統(tǒng)全部集中在一起，可以說一個芯片就具有一部計算機的全功況性能。

　　自從上世紀(jì)70年代出現(xiàn)單片機以來，它的技術(shù)發(fā)展史大致有三個階段，即單片機以微型計算機形態(tài)出現(xiàn)(SCM)，這是第一階段;再就是MCU微型控制器，這在上面已經(jīng)都講了，這是當(dāng)代正廣泛應(yīng)用著產(chǎn)品，算是第二階段;當(dāng)前第三階段是正在蓬勃發(fā)展的SoC專用單片機時代的來臨，是單片機應(yīng)用系統(tǒng)性設(shè)計的突破性發(fā)展，促使單片機成為嵌入式進(jìn)入獨立系統(tǒng)應(yīng)用的全新階段。但汽車上單片機的應(yīng)用還多在第二階段，即MCU微型控器應(yīng)用上。

　　汽車專用微控制器是通用單片機基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，是為了適應(yīng)汽車特殊環(huán)境和特性要求，而開發(fā)的微控制器，達(dá)到快速運算，精度很高，抗震性強，耐濕性好，防塵能力高等特性，目前汽車專用微處理器有8位，16位及32位，個別也向64位方向發(fā)展，但實際應(yīng)用16位32位居多。各種形式單片機已十分廣泛應(yīng)用在汽油機電噴電控系統(tǒng)、柴油機共軋電控系統(tǒng)、發(fā)動機增壓器電控系統(tǒng)、汽車巡航運行控制系統(tǒng)、汽車車身電子控制系統(tǒng)、空調(diào)自動控制系統(tǒng)、安全氣囊協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、輪胎壓力檢測系統(tǒng)、汽車車載網(wǎng)絡(luò)及通信控制系統(tǒng)等等。當(dāng)然，在新能源汽車各種電控項目和智能化自動駕駛電控技術(shù)上應(yīng)用也在不斷發(fā)展中。