汽車(chē)電子的嵌入式設計與發(fā)展方向

　　嵌入式系統是泛計算領(lǐng)域的重要組成部分，是嵌入式對象宿主體系中完成某種特定功能的專(zhuān)用計算機系統。嵌入式系統有體積小、低功耗、集成度高、子系統間能通信融合的優(yōu)點(diǎn)。隨著(zhù)汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展以及微處理器技術(shù)的不斷進(jìn)步，在汽車(chē)電子技術(shù)中得到了廣泛應用。目前，從車(chē)身控制、底盤(pán)控制、發(fā)動(dòng)機管理、主被動(dòng)安全系統到車(chē)載娛樂(lè )、信息系統都離不開(kāi)嵌入式技術(shù)的支持。

1 汽車(chē)嵌入式系統發(fā)展歷程

　　嵌入式系統誕生于微型機時(shí)代，經(jīng)歷了漫長(cháng)的獨立發(fā)展的單片機道路[2]。嵌入式系統的核心是嵌入式微處理器。與嵌入式微處理器的發(fā)展類(lèi)似，汽車(chē)嵌入式系統也可以分為三個(gè)發(fā)展階段：

　　第一階段： SCM(Single Chip Microcomputer)系統。以4位和低檔8位微處理器為核心，將CPU和外圍電路集成到一個(gè)芯片上，配置了外部并行總線(xiàn)、串行通訊接口、SFR模塊和布爾指令系統。硬件結構和功能相對單一、處理效率低、存儲容易小、軟件結構也比較簡(jiǎn)單，不需要嵌入式操作系統。這種底層的汽車(chē)SCM系統主要用于任何相對簡(jiǎn)單、數據處理量小和實(shí)時(shí)性要求不高的控制場(chǎng)合，如雨刷、車(chē)燈系統、儀表盤(pán)以及電動(dòng)門(mén)窗等。

圖1 汽車(chē)嵌入式SoC系統結構

　　第二階段：MCU(Micro Controller Unit)系統。以高檔的8位和16位處理器為核心，集成了較多外部接口功能單元，如A/D轉換、PWM、PCA、Watchdog、高速I(mǎi)/O口等，配置了芯片間的串行總線(xiàn)；軟件結構比較復雜，程序數據量有明顯增加。第二代汽車(chē)嵌入式系統能夠完成簡(jiǎn)單的實(shí)時(shí)任務(wù)，目前在汽車(chē)電控系統中得到了最廣泛的應用，如ABS系統、智能安全氣囊、主動(dòng)懸架以及發(fā)動(dòng)機管理系統等。

　　第三階段：SoC(System of Chips)系統。以性能極高的32位甚至64位嵌入式處理器為核心，在對海量離散時(shí)間信號要求快速處理的場(chǎng)合使用DSP作為協(xié)處理器。為滿(mǎn)足汽車(chē)系統不斷擴展的嵌入式應用需求，不斷提高處理程度，增加存儲容量與集成度。在嵌入式操作系統的支持下具有實(shí)時(shí)多任何處理能力，同時(shí)與網(wǎng)絡(luò )的耦合更為緊密。汽車(chē)SoC系統是嵌入式技術(shù)在汽車(chē)電子上的高端應用，滿(mǎn)足了現代汽車(chē)電控系統功能不斷擴展、邏輯漸趨復雜、子系統間通信頻率不斷提高的要求，代表著(zhù)汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展趨勢。汽車(chē)嵌入式SoC系統主要應用在混合動(dòng)力總成、底盤(pán)綜合控制、汽車(chē)定位導航、車(chē)輛狀態(tài)記錄與監控等領(lǐng)域。

2 汽車(chē)嵌入式SoC系統

　　2.1 技術(shù)特點(diǎn)

　　汽車(chē)嵌入式SoC系統是嵌入式系統向實(shí)時(shí)多任務(wù)管理、網(wǎng)絡(luò )耦合與通信的高端應用過(guò)渡的產(chǎn)物，大大提高了汽車(chē)電子系統的實(shí)時(shí)性、可靠性和智能化程度。除了具備普通嵌入式系統的共有特性之外，它還具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

　?。?） 對實(shí)時(shí)多任務(wù)管理有很強的支持能力，中斷響應時(shí)間1~2μs;

　?。?） 具有很強的存儲區保護功能；