新一代汽車電子產(chǎn)品

　　隨著汽車制造技術(shù)的演變，作為當(dāng)今汽車必不可少的組成部分，電子產(chǎn)品也不斷發(fā)展。高度工程化、復(fù)雜的車載功能，是影響客戶駕駛體驗(yàn)的重要因素。如：適應(yīng)式前照明、多軸向座椅調(diào)節(jié)、智能溫濕度控制系統(tǒng)、撞擊避免和動(dòng)態(tài)自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)都是21世紀(jì)汽車發(fā)展前景中令人矚目的亮點(diǎn)。微控制器技術(shù)最新的發(fā)展能幫助實(shí)現(xiàn)這些功能。汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)師孜孜以求的是在更小的空間內(nèi)采用更低的能耗實(shí)現(xiàn)更多功能的最完美結(jié)合。在汽車“控制點(diǎn)”上恰如其份地配置一個(gè)高性能的混合信號(hào)微控制器的能力至為關(guān)鍵。混合信號(hào)微控制器直接被集成到感應(yīng)器、發(fā)動(dòng)機(jī)、開關(guān)、纜線和連接器中，微控制器的可編程特性及其小巧的體積使它成為不斷增長(zhǎng)的汽車電子應(yīng)用領(lǐng)域中的理想產(chǎn)品。

　　汽車電子部件、甚至連裝置在車內(nèi)的部件，均有一些基本要求，如必須能在溫度-40~+125℃之間、以及2.7~5.25 V電壓范圍內(nèi)進(jìn)行操作。幾乎每一個(gè)嵌入式汽車系統(tǒng)都必需具備三大重要功能：捕捉、計(jì)算和通訊。“捕捉”是指從現(xiàn)實(shí)環(huán)境中提取信息并將之轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，它可以是輪胎監(jiān)控系統(tǒng)中壓力感應(yīng)器的模擬電壓，或是從連接到安全氣囊作用系統(tǒng)的碰撞探測(cè)感應(yīng)器的輸入/輸出針腳上所感應(yīng)到的上升波動(dòng)。“計(jì)算”是指獲取數(shù)字信息并在應(yīng)用環(huán)境中運(yùn)算的能力。例如安全氣囊控制器在一瞬間因?yàn)樘綔y(cè)到座椅上坐的是個(gè)小孩而判斷無需展開。“通訊”是指獲得運(yùn)算結(jié)果并將其傳遞到其他可能需要這些信息的系統(tǒng)去。簡(jiǎn)單的功能比如為指示燈供電等等。新一代元件必需在同一臺(tái)設(shè)備內(nèi)集成這三大功能，在保證性能的前提下降低設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

　　新一代產(chǎn)品的主要特點(diǎn)：專有的LIN 2.0硬件控制器

　　LIN是當(dāng)今汽車制造中普遍采用的一種低成本互連網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。它廣泛用于車身電子和切換到電機(jī)和相關(guān)功能(如座椅位置控制)的接口。老一代的混合信號(hào)微控制器通過采用標(biāo)準(zhǔn)型或加強(qiáng)型UART外圍設(shè)備和軟件來實(shí)現(xiàn)LIN網(wǎng)絡(luò)。

　　新一代混合信號(hào)微控制器采用一種獨(dú)特、專有的硬件方案，比UART加軟件的方案更具優(yōu)勢(shì)。如：專有信息緩沖，能在中央處理器介入之前接收LIN的全部信息，而非在接收到每一比特?cái)?shù)據(jù)后中斷中央處理器；更高的整體系統(tǒng)帶寬，能釋放應(yīng)用所需系統(tǒng)資源；自動(dòng)校驗(yàn)生成和錯(cuò)誤處理確保可靠的網(wǎng)絡(luò)通訊，令中央處理器無需再對(duì)接收到的每一比特?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)和人工計(jì)算，產(chǎn)生更高、更可靠的數(shù)據(jù)率和整體混合信號(hào)微控制器系統(tǒng)帶寬的提升。

　　新一代產(chǎn)品的主要特點(diǎn)：適用于各種電壓和溫度的超高精度振蕩器

　　隨著嵌入式應(yīng)用變得越來越復(fù)雜，對(duì)于精確時(shí)鐘源要求也日益重要。為了確保符合LIN2.0標(biāo)準(zhǔn)，一臺(tái)LIN主模式網(wǎng)絡(luò)控制器在作業(yè)溫度和電壓范圍內(nèi)的精度誤差不能超過±0.5%。對(duì)于老一代的混合信號(hào)微控制器解決方案而言，這就意味著需要一臺(tái)外部精確計(jì)時(shí)設(shè)備(如液晶或振蕩器)，不但提高系統(tǒng)的成本，也增加不必要的復(fù)雜性。

　　新一代混合信號(hào)微控制器的芯片集成了這一功能，允許振蕩器在-40~+125℃、2.7~5.25 V的條件下，在±0.5%的波動(dòng)范圍內(nèi)，仍能正常運(yùn)行，在無需使用外部計(jì)時(shí)部件的情況下完全集成LIN2.0主模式方案。這就極大地降低了系統(tǒng)的成本，提高系統(tǒng)的可靠性。將超高精度內(nèi)部振蕩器調(diào)節(jié)到最大指令脈沖(25 MHz)，能讓內(nèi)部振蕩器不會(huì)與實(shí)現(xiàn)最大中央處理器帶寬發(fā)生沖突。傳統(tǒng)解決方案的內(nèi)部振蕩器頻率等于其最大額定操作頻率。除此之外，由于低電模式提供的精確的時(shí)間參考，啟動(dòng)時(shí)間快速，幾乎能立即反應(yīng)，因此能實(shí)現(xiàn)低電壓應(yīng)用中的電流消耗和最短系統(tǒng)等待時(shí)間之間的平衡。

　　應(yīng)用范例

　　油箱感應(yīng)是汽車設(shè)計(jì)師面臨的典型挑戰(zhàn)之一。幾年前，油量感應(yīng)器僅只是一個(gè)直接的設(shè)計(jì)問題。它是一個(gè)簡(jiǎn)單的浮閥裝置，帶有一個(gè)清潔刷接觸器，探測(cè)液體的阻力表面，能模擬輸出油箱中剩余燃油量比例。今天汽車的油箱位于平臺(tái)設(shè)計(jì)的尾部，并且要求充分利用一切剩余空間。因此油箱往往奇形怪狀，沒有線形的體積，這就使浮閥系油箱感應(yīng)是汽車設(shè)計(jì)師面臨的典型挑戰(zhàn)之一。幾年前，油量感應(yīng)器僅只是一個(gè)直接的設(shè)計(jì)問題。它是一個(gè)簡(jiǎn)單的浮閥裝置，帶有一個(gè)清潔刷接觸器，探測(cè)液體的阻力表面，能模擬輸出油箱中剩余燃油量比例。今天汽車的油箱位于平臺(tái)設(shè)計(jì)的尾部，并且要求充分利用一切剩余空間。因此油箱往往奇形怪狀，沒有線形的體積，這就使浮閥系統(tǒng)的裝置更加棘手。更為重要的是，由于引進(jìn)替代燃油和燃油衍生物，使得油箱內(nèi)燃油成分更加復(fù)雜。例如，石油和乙醇燃料的比例對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)作如點(diǎn)火、計(jì)時(shí)和排放有影響。如何確定汽車燃油的成分并將該信息傳遞給其他電子控制設(shè)備(ECU)是新一代油箱感應(yīng)器的應(yīng)用要求。過去只是基本的感應(yīng)設(shè)計(jì)如今成了一個(gè)復(fù)雜的分析控制挑戰(zhàn)難題。

　　21世紀(jì)的混合信號(hào)微處理器技術(shù)

　　最早的8051中央處理器誕生于上世紀(jì)70年代末，那時(shí)集成電路出于經(jīng)濟(jì)考慮，更看重低晶體管計(jì)數(shù)，而非性能。因此8051將每一個(gè)指令分布到12個(gè)脈沖周期中執(zhí)行，將所需的硬件資源降到最低。8051是最受歡迎的混合信號(hào)微控制器指令集架構(gòu)，但技術(shù)早已過時(shí)。90年代末8051的設(shè)計(jì)經(jīng)歷了一次重大變革，通過高達(dá)100 MIPS數(shù)量級(jí)的通量，提高傳輸能力。芯科實(shí)驗(yàn)室的混合信號(hào)微控制器將8051指令集架構(gòu)用于新的專門用途：新的混合信號(hào)微控制器在保持完整的目標(biāo)碼兼容性的同時(shí)能將指令傳輸量最大化。當(dāng)前技術(shù)和久經(jīng)考驗(yàn)的指令集架構(gòu)的結(jié)合，誕生了先進(jìn)的設(shè)計(jì)和認(rèn)證方法，能實(shí)現(xiàn)C8051F中央處理器的“硬線”裝置。指令集架構(gòu)分布在基本的雙階流水線通路，在保持8位程序存儲(chǔ)帶寬不變的情況下提高了傳輸能力，這就提高了8051指令集的效率，比原8051的性能提高了20倍。

　　通過在芯片上集成精確模擬，設(shè)計(jì)師不但能降低材料成本，還提高了各種汽車應(yīng)用的性能。正如上文所述，通過高針對(duì)性并經(jīng)過測(cè)試的模擬和混合信號(hào)功能，還能減少對(duì)單機(jī)模擬外圍設(shè)備的需求，進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　現(xiàn)代技術(shù)還能添加系統(tǒng)內(nèi)部除錯(cuò)。盡管在32位混合信號(hào)微控制器和高端數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)中很常見，但很少有8位混合信號(hào)微控制器具備系統(tǒng)內(nèi)部除錯(cuò)功能。重新審視8位混和信號(hào)微控制器，新添加的無縫系統(tǒng)內(nèi)部調(diào)試功能為用戶提供了低成本和卓越的用戶體驗(yàn)。

　　新一代汽車電子產(chǎn)品

　　為了推動(dòng)汽車市場(chǎng)的發(fā)展，汽車電子產(chǎn)品不能停滯不前?；旌闲盘?hào)微控制器作為許多感應(yīng)、動(dòng)力和其他電子控制系統(tǒng)的核心，是汽車中很多安全性和舒適度重大發(fā)展的一部分。新一代混合信號(hào)微控制器具有高速中央處理器和集成高性能模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(如帶寬大于12萬采樣/秒和12位或更高的解決方案)，是汽車電子控制點(diǎn)的理想解決方案。設(shè)計(jì)師只需采用一個(gè)混合信號(hào)微控制器就能實(shí)現(xiàn)完整的功能，而無需大量離散部件。這些進(jìn)步將成為開發(fā)汽車新功能、提高汽車安全性和效率的核心。