應(yīng)用于儀表板控制及車身控制的新一MCU技術(shù)

在汽車電子的各個(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，而汽車對(duì)電子系統(tǒng)的倚重，也刺激車用微控制器市場(chǎng)的快速成長(zhǎng)。車用微控器涵蓋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、車窗升降、低階儀表板、集線盒、座椅控制、門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;也適合用于底盤機(jī)構(gòu)上，如懸吊系統(tǒng)、電子式動(dòng)力方向盤、扭力分散控制，和電子幫浦、電子剎車等。

32位MCU：主要應(yīng)用包括儀表板控制、車身控制、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。

車用MCU常見接口：CAN LIN

隨著今日汽車對(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，使得汽車電子系統(tǒng)對(duì)于高階32位MCU的需求不斷提升。這類車用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，在汽車的應(yīng)用環(huán)境中，車用MCU必須與多個(gè)車用電子控制裝置(ECU)相連結(jié)，其中最常見的傳輸接口為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)、車門模塊(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)。

圖一　儀表盤控制及車身控制MCU在汽車中的應(yīng)用(以MB91770 系列和 MB91725 系列為例)

汽車儀表板及車身控制設(shè)計(jì)要領(lǐng)

汽車的儀表板為駕駛提供各種實(shí)時(shí)的視覺信息，這些信息是輔助決策的重要參考，必須快速且準(zhǔn)確無(wú)誤的傳遞給駕駛員知道。此外，汽車中的空調(diào)及車身控制模塊(BCM)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)為駕駛及乘客提供舒適的乘車環(huán)境。其中空調(diào)系統(tǒng)過(guò)執(zhí)行最佳控制將汽車內(nèi)部的溫度迅速降至較為舒適的水平，并根據(jù)來(lái)自于各個(gè)傳感器的信息保持舒適的車內(nèi)溫度。BCM系統(tǒng)則可以集中控制多個(gè)ECU，如車門、座椅和組合開關(guān)等。