利用MCU提高汽車設計性能

　引言

　　在現(xiàn)在的汽車設計中，人們越來越注重智能和環(huán)保這兩個方面。因為智能化的汽車可以為人們帶來高度的安全性和舒適感，在環(huán)保方面，通過使用數字技術達到節(jié)能省碳的目的。因此，數字化程度在汽車領域也愈來愈深，大到動力傳動系統(tǒng)，小到車載娛樂系統(tǒng)，無處不見電子組件的身影，它們被廣泛應用在感測和操控上。

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

　　8位MCU：主要應用于車體的各個次系統(tǒng)，包括風扇控制、空調控制、雨刷、天窗、車窗升降、低階儀表板、集線盒、座椅控制、門控模塊等較低階的控制功能。

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

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

　　1 車用MCU常見接口

　　CAN和LIN是比較常見的接口。

　　隨著今日汽車對應用功能的要求愈來愈高，需整合的系統(tǒng)也愈來愈復雜，使得汽車電子系統(tǒng)對于高階32位 MCU的需求不斷提升。這類車用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，在汽車的應用環(huán)境中，車用MCU必須與多個車用電子控制裝置（ECU）相連結，其中最常見的傳輸接口為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ABS、EMS等強調實時反應的應用；低速CAN則可達到125 Kbps,適合較低速的車體零件控制。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(guī)格效能自然愈好，其中 2.0B又可分為被動（passive）型式和主動（active）型式。

　　LIN則是較CAN更為低速且低成本的通訊方案，采用一個主節(jié)點、多個從節(jié)點的概念（最多支持16個節(jié)點），可達 20 kbps數據傳輸率，總線電纜的長度最多可以擴展到40公尺。它很適合做為空調控制（Climate Control）、后照鏡（Mirrors）、車門模塊（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(tǒng)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身控制的新一代MCU技術，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　儀表盤控制及車身控制MCU在汽車中的應用（以MB91770系列和MB91725系列為例）