32位微控制器MPC555在汽車電子中的設計與應用

　　為了適應嵌入式計算機控制軟件開發(fā)日益龐大的特點；實現(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；盡可能地實現(xiàn)不同廠商的控制模塊間的互換性和兼容性，應用系統(tǒng)的標準化成為迫切需要解決的課題。在汽車電子領域，CAN總線通信標準在物理層、數據鏈層定義了有關通信技術規(guī)范。OSEK（Open Systems and the Corresponding Interfaces For Automotive Electronics）技術規(guī)范是針對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)的嵌入式實時操作系統(tǒng)。OSEK規(guī)范從實時操作系統(tǒng)和軟件的開發(fā)平臺兩方面作了全面的定義與規(guī)定。該規(guī)范最先由德、法兩國汽車行業(yè)所倡導并日趨完善。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，在國際汽車電子領域的影響力日益增強。

　　在國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)電動汽車重大專項課題“燃料電池客車多能源動力總成控制器軟硬件平臺”中，北京西曼自動化技術有限公司配合課題承擔方——清華大學計算機系智能技術與系統(tǒng)國家重點實驗室，積極開發(fā)基于MPC500系列新一代汽車電子ECU軟硬件平臺以及集成開發(fā)環(huán)境，包括：MPC555評估板、MPC565單板系統(tǒng)、OSEKLinux 實時操作系統(tǒng)等。這些為發(fā)展我國自主知識產權汽車電子關鍵核心技術，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域的應用

　　MPC555推出不久，便于1999年獲得汽車行業(yè)國際PACE汽車創(chuàng)新產品優(yōu)秀獎,并在嵌入式計算機控制領域，特別是汽車電子應用領域得到迅速發(fā)展。由于其優(yōu)良的性能和強大的市場推廣力度，MPC555在各個層次，從高科技研發(fā)項目、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)應用MPC555產品。例如，美國MoBIES (Model-Based Integration of Embedded System)基于模型一體化嵌入式系統(tǒng)科研項目。MoBIES是由美國國防部DOD（Department of Defense）國防高技術研究項目局DARPA（Defense Advanced Research Projects Agency）信息處理技術辦公室IPTO（Information Processing Technology Office）資助的項目。此項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。MoBIES項目日期從2000年6月開始到2003年11月結束。該項目的汽車OEP(Automobile Open Experimental Platform，汽車動力控制系統(tǒng)開放式試驗平臺)由Vehicle Dynamic Laboratory承擔，采用MPC555為系統(tǒng)硬件控制單元。MPC555被重視的程度日益加強。

　　MPC555微控制器在汽車電子領域得到了廣泛的應用，是目前被國際汽車電子系統(tǒng)廣泛采用的新一代芯片。MPC500系列產品在2000年汽車行業(yè)的年銷售額達10億美元之多（據Motorola報道）。國外的汽車電子工業(yè)已形成了從半導體硬件到軟件到部件開發(fā)，再到系統(tǒng)集成應用的一整套開發(fā)和生產體系。圍繞著汽車制造商，形成了專業(yè)化、可提供全套應用系統(tǒng)的各類供應商：從硬件設計到軟件開發(fā)，以及各種專用控制原型的提供，再配用先進的開發(fā)工具，使專業(yè)設計人員和制造商在生產一線開發(fā)、調試新產品等。這大大縮短了產品的開發(fā)周期。

　　以32位嵌入式微控制器為基本技術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上百個微控制器。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，以及后者在整個工業(yè)領域所處的重要地位。汽車電子的技術基礎來源于半導體行業(yè)、軟件開發(fā)、執(zhí)行器和傳感器等電子技術的發(fā)展。汽車電子產品能夠在高速移動、苛刻和劇烈變化的環(huán)境下運行，并且具有高可靠性、安全性、較強的機電結合性、適于大批量和低成本的生產等特點。

　　國際汽車電子技術正處于全面快速發(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)動機電子點火與噴油發(fā)展到如今的各種控制功能，如自動巡航、自動啟停、自動避撞等）、技術一體化（從最初的機電部件松散組合到如今的機液電磁一體化，如直噴式發(fā)動機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綜合協(xié)調控制，如動力總成綜合控制、集成安全控制系統(tǒng)等）、通信網絡化（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絡，如以CAN總線為基礎的整車信息共享的車載分布式控制系統(tǒng)，以及D2B無線通信為基礎的遠程高頻網絡通信系統(tǒng)）、技術標準化（如OSEK技術規(guī)范，將成為未來汽車電子行業(yè)嵌入式操作系統(tǒng)的技術標準，廣泛被采用）。國外的汽車電子產業(yè)形成了從半導體到軟件到部件開發(fā)再到系統(tǒng)集成應用的一整套的開發(fā)和生產體系。而國內的汽車電子科研和產業(yè)還處于分散、分割、重復、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域的應用范例：

　　BMW 的 Valvetronic 電子閥門系統(tǒng)為目前國際最先進的動力控制系統(tǒng)技術(其三種車型已在道路上運行)；

　　Ford 的Taurus 動力控制系統(tǒng)；

　　由BMW 聯(lián)合Motorola 等開發(fā)的Byteflight數據傳送系統(tǒng)（用于安全氣囊）；

　　Siemens VDO 汽車動力管理一體化系統(tǒng)；

　　Ford 采用MPC500系列為Lincoln LS Luxury Sedans開發(fā)的動力控制系統(tǒng)；

　　Ford 采用MPC500系列為Jaguar S-Type Sedans 車型的點火、噴油、排氣控制；

　　韓國現(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 項目OEP汽車動力控制開放式試驗平臺硬件控制單元(ECU)。

　　汽車動力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、車體以及安全系統(tǒng)等逐漸從傳統(tǒng)的機械、液壓結構向電子結構以及智能化控制演變。在制動、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)星定位導航、穩(wěn)定管理、電制動、自動駕駛以及防撞車、語音識別、網絡化、夜間辨別加強等系統(tǒng)都在積極的開發(fā)應用當中。另外，通過內部網絡將各個獨立功能的子系統(tǒng)連接形成實時的資源共享，使系統(tǒng)集成化、智能化。例如，底盤穩(wěn)定控制系統(tǒng)：通過對制動、駕駛和懸掛系統(tǒng)信息的獲得而得以優(yōu)化。