CAN半導(dǎo)體器件的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析

      汽車制造商對于價格是非常敏感的。電子設(shè)備所占的成本應(yīng)當(dāng)盡可能少。甚至有人開玩笑稱，汽車開發(fā)工程師對他們所采用的每個額外的比特，都需要有管理人員的書面許可。盡管出于價格原因，許多ECU仍以8位微控制器為基礎(chǔ)，實際上還不是特別糟糕。ECU過去往往用于實現(xiàn)某一特定功能，因而，有必要借助CAN網(wǎng)絡(luò)鏈接一些8位ECU。然而，這種情況已經(jīng)發(fā)生了變化，尤其在傳動系統(tǒng)中，ECU目前以16位微控制器為基礎(chǔ)。但還需要進(jìn)一步的改進(jìn)：更多的應(yīng)用、更標(biāo)準(zhǔn)化的界面以及更強(qiáng)大的運算能力在此成為必不可少的條件。但是，ECU的數(shù)量將減少，以便使系統(tǒng)的復(fù)雜性得到控制。

    例如，寶馬5系列整合了多達(dá)95個ECU，每個ECU包含至少一個微控制器。通過使用一體化程度更高的架構(gòu)，并采用功能更為強(qiáng)大的芯片，有望使整個系統(tǒng)得到簡化，并使嵌入式處理器的數(shù)量大為減少。這樣做會降低整合成本并增加可靠性。這就是為什么下一代傳動系統(tǒng)將采用具有集成的DSP(數(shù)字信號處理器)功能的32位微控制器的原因。這同樣也適用于其它的汽車網(wǎng)絡(luò)。在車身電子系統(tǒng)中，ECU具有越來越多的功能，它需要比8位芯片能提供的還要多的運算能力。

    DSP的用量增加

    數(shù)字信號處理器在視頻和音頻應(yīng)用中十分普及。在汽車電子系統(tǒng)中它被用于車載娛樂系統(tǒng)。一些車載娛樂系統(tǒng)被連接到CAN網(wǎng)絡(luò)，以便接收在其它ECU中已經(jīng)可以得到的數(shù)據(jù)。DSP的另一項應(yīng)用是人機(jī)界面。對于汽車而言，這就是指儀表板。在許多汽車中，儀表板起到對所有汽車網(wǎng)絡(luò)的中央通訊網(wǎng)關(guān)的作用。因此，用于儀表板上的處理器通常需要一個以上的片上CAN模塊。

    傳動系統(tǒng)的ECU也需要具有CAN接口的DSP。到目前為止，首批具有傳動控制和高質(zhì)量安全功能的ECU都是以DSP為基礎(chǔ)。雖然價格是關(guān)鍵問題，但是，DSP成本在下降。然而，并不是所有的DSP都提供像片上CAN這種汽車應(yīng)用的外圍設(shè)備。有一些DSP具有集成的CAN模塊，但大多數(shù)DSP不具有這樣的模塊。這就是為什么一些芯片制造商開始把DSP功能集成到具有CAN連接性的標(biāo)準(zhǔn)32位微處理器之中的原因。由英飛凌提供的Tricore系列和由飛思卡爾所提供的Coldfire就是這樣的兩個例子。

    更多的閃存

    ECU越復(fù)雜，就需要越多的軟件；而軟件越多，需要的存儲器就越多。應(yīng)用項目越大，在最后一刻更新軟件的可能性就越多，這就意味著對非易失性存儲器有大的需求。我們不久就會看到，許多汽車ECU都需要1MiB閃存，甚至是4MiB閃存。尤其是電子穩(wěn)定性控制和自適應(yīng)巡航控制，它們都需要有高的存儲器性能。一些具有較大閃存數(shù)量的微控制器已經(jīng)上市(參見所付的具有閃存的微控制器信息)。

    另一個趨勢是微控制器提供不止一個CAN模塊。32位微控制器用于執(zhí)行不同的任務(wù)，并且可能被連接到CAN傳動系統(tǒng)及其它CAN汽車網(wǎng)絡(luò)。這些固有的網(wǎng)關(guān)功能越來越得到人們的認(rèn)同。典型的實例是針對電子穩(wěn)定性、自適應(yīng)巡航和智能照明控制的ECU。

    聯(lián)合開發(fā)

    汽車制造商與芯片制造商之間已經(jīng)開展了非常密切的合作。通過與汽車工程師的緊密合作，人們開發(fā)了大部分具有片上CAN模塊的CAN控制器和微控制器。

    像很多其它的芯片制造商一樣，富士通已經(jīng)開發(fā)了約100種汽車芯片以及特殊的汽車ASSP(特定應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品)。這不僅是因為需求量大，也因為這一產(chǎn)業(yè)的特殊要求和對成本敏感的特性。只有所需的功能才被實現(xiàn)——沒有多余的功能！然后，所需要的這一功能必須是可用的?；谶@一原因，芯片制造商參與了像Autosar這樣的軟件標(biāo)準(zhǔn)化行動。ECU和智能傳感器的整合是標(biāo)準(zhǔn)化工作中最具挑戰(zhàn)性的工作。軟件的標(biāo)準(zhǔn)化只是挑戰(zhàn)的一個方面。標(biāo)準(zhǔn)化的硬件平臺意味著通用的微控制器架構(gòu)，這也會有助于降低整合努力的成本。這就是為什么一些芯片制造商針對汽車電子系統(tǒng)推出專用的基于ARM的微控制器的原因。

    傳感器和制動器的直接連網(wǎng)絕大部分是在汽車應(yīng)用之外就完成的，因為采用整合了CAN模塊的ASSP才使之成為。這些芯片將整合電源IC和智能IGBT(絕緣柵雙極晶體管)。這反過來又需要芯片制造商、傳感器制造商和汽車工程師之間有更緊密的合作。根據(jù)汽車標(biāo)準(zhǔn)和采用包括ICE(在線仿真器)、應(yīng)用指南、軟件采樣和EMC優(yōu)化在內(nèi)的多種設(shè)計工具包的應(yīng)用工程支持，整個前端和后端芯片的設(shè)計都需要圍繞專門知識進(jìn)行。

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