利用MCU提高汽車(chē)設計性能

　引言

　　在現在的汽車(chē)設計中，人們越來(lái)越注重智能和環(huán)保這兩個(gè)方面。因為智能化的汽車(chē)可以為人們帶來(lái)高度的安全性和舒適感，在環(huán)保方面，通過(guò)使用數字技術(shù)達到節能省碳的目的。因此，數字化程度在汽車(chē)領(lǐng)域也愈來(lái)愈深，大到動(dòng)力傳動(dòng)系統，小到車(chē)載娛樂(lè )系統，無(wú)處不見(jiàn)電子組件的身影，它們被廣泛應用在感測和操控上。

　　在汽車(chē)電子的各個(gè)系統當中，往往需要采用微控制器（MCU）做為運作控制的核心，而汽車(chē)對電子系統的倚重，也刺激車(chē)用微控制器市場(chǎng)的快速成長(cháng)。車(chē)用微控器涵蓋8位、16位、32位等低、中、高階產(chǎn)品等級，各有其適合的應用系統，大致如下：

　　8位MCU：主要應用于車(chē)體的各個(gè)次系統，包括風(fēng)扇控制、空調控制、雨刷、天窗、車(chē)窗升降、低階儀表板、集線(xiàn)盒、座椅控制、門(mén)控模塊等較低階的控制功能。

　　16位MCU：主要應用為動(dòng)力傳動(dòng)系統，如引擎控制、齒輪與離合器控制，和電子式渦輪系統等；也適合用于底盤(pán)機構上，如懸吊系統、電子式動(dòng)力方向盤(pán)、扭力分散控制，和電子幫浦、電子剎車(chē)等。

　　32位MCU：主要應用包括儀表板控制、車(chē)身控制、多媒體信息系統（TelemaTIcs）、引擎控制，以及新興的智能性和實(shí)時(shí)性的安全系統及動(dòng)力系統，如預碰撞（Pre- crash）、自適應巡航控制（ACC）、駕駛輔助系統、電子穩定程序等安全功能，以及復雜的X-by-wire等傳動(dòng)功能。

　　1 車(chē)用MCU常見(jiàn)接口

　　CAN和LIN是比較常見(jiàn)的接口。

　　隨著(zhù)今日汽車(chē)對應用功能的要求愈來(lái)愈高，需整合的系統也愈來(lái)愈復雜，使得汽車(chē)電子系統對于高階32位 MCU的需求不斷提升。這類(lèi)車(chē)用MCU往往被置放在高熱、多塵、劇震、電子干擾嚴重的運作環(huán)境，因此對耐受性的要求遠高于一般用途的MCU。此外，在汽車(chē)的應用環(huán)境中，車(chē)用MCU必須與多個(gè)車(chē)用電子控制裝置（ECU）相連結，其中最常見(jiàn)的傳輸接口為CAN和LIN。

　　CAN又分為高速CAN和低速CAN,高速CAN的傳輸率可以達到1 Mbps,適用于A(yíng)BS、EMS等強調實(shí)時(shí)反應的應用；低速CAN則可達到125 Kbps,適合較低速的車(chē)體零件控制。此外，CAN控制器的型式可分為舊型的1.x、標準型的2.0A和延伸型的2.0B,愈新的規格效能自然愈好，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)主節點(diǎn)、多個(gè)從節點(diǎn)的概念（最多支持16個(gè)節點(diǎn)），可達 20 kbps數據傳輸率，總線(xiàn)電纜的長(cháng)度最多可以擴展到40公尺。它很適合做為空調控制（Climate Control）、后照鏡（Mirrors）、車(chē)門(mén)模塊（Door Modules）、座椅（Seats）、智能性交換器（Smart Switches）、低成本傳感器（Low-cost Sensors）等較單純系統的分布式通訊解決方案。

　　以下將介紹應用于儀表板控制及車(chē)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計參考。請參考（圖一）。

圖1　儀表盤(pán)控制及車(chē)身控制MCU在汽車(chē)中的應用（以MB91770系列和MB91725系列為例）