應用于儀表板控制及車(chē)身控制的新一MCU技術(shù)

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。

車(chē)用MCU常見(jiàn)接口：CAN LIN

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)。

圖一　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)

汽車(chē)儀表板及車(chē)身控制設計要領(lǐng)

汽車(chē)的儀表板為駕駛提供各種實(shí)時(shí)的視覺(jué)信息，這些信息是輔助決策的重要參考，必須快速且準確無(wú)誤的傳遞給駕駛員知道。此外，汽車(chē)中的空調及車(chē)身控制模塊(BCM)系統，負責為駕駛及乘客提供舒適的乘車(chē)環(huán)境。其中空調系統過(guò)執行最佳控制將汽車(chē)內部的溫度迅速降至較為舒適的水平，并根據來(lái)自于各個(gè)傳感器的信息保持舒適的車(chē)內溫度。BCM系統則可以集中控制多個(gè)ECU，如車(chē)門(mén)、座椅和組合開(kāi)關(guān)等。