利用MCU提高汽车设计性能

　引言

　　在现在的汽车设计中，人们越来越注重智能和环保这两个方面。因为智能化的汽车可以为人们带来高度的安全性和舒适感，在环保方面，通过使用数字技术达到节能省碳的目的。因此，数字化程度在汽车领域也愈来愈深，大到动力传动系统，小到车载娱乐系统，无处不见电子组件的身影，它们被广泛应用在感测和操控上。

　　在汽车电子的各个系统当中，往往需要采用微控制器（MCU）做为运作控制的核心，而汽车对电子系统的倚重，也刺激车用微控制器市场的快速成长。车用微控器涵盖8位、16位、32位等低、中、高阶产品等级，各有其适合的应用系统，大致如下：

　　8位MCU：主要应用于车体的各个次系统，包括风扇控制、空调控制、雨刷、天窗、车窗升降、低阶仪表板、集线盒、座椅控制、门控模块等较低阶的控制功能。

　　16位MCU：主要应用为动力传动系统，如引擎控制、齿轮与离合器控制，和电子式涡轮系统等；也适合用于底盘机构上，如悬吊系统、电子式动力方向盘、扭力分散控制，和电子帮浦、电子刹车等。

　　32位MCU：主要应用包括仪表板控制、车身控制、多媒体信息系统（TelemaTIcs）、引擎控制，以及新兴的智能性和实时性的安全系统及动力系统，如预碰撞（Pre- crash）、自适应巡航控制（ACC）、驾驶辅助系统、电子稳定程序等安全功能，以及复杂的X-by-wire等传动功能。

　　1 车用MCU常见接口

　　CAN和LIN是比较常见的接口。

　　随着今日汽车对应用功能的要求愈来愈高，需整合的系统也愈来愈复杂，使得汽车电子系统对于高阶32位 MCU的需求不断提升。这类车用MCU往往被置放在高热、多尘、剧震、电子干扰严重的运作环境，因此对耐受性的要求远高于一般用途的MCU。此外，在汽车的应用环境中，车用MCU必须与多个车用电子控制装置（ECU）相连结，其中最常见的传输接口为CAN和LIN。

　　CAN又分为高速CAN和低速CAN,高速CAN的传输率可以达到1 Mbps,适用于ABS、EMS等强调实时反应的应用；低速CAN则可达到125 Kbps,适合较低速的车体零件控制。此外，CAN控制器的型式可分为旧型的1.x、标准型的2.0A和延伸型的2.0B,愈新的规格效能自然愈好，其中 2.0B又可分为被动（passive）型式和主动（active）型式。

　　LIN则是较CAN更为低速且低成本的通讯方案，采用一个主节点、多个从节点的概念（最多支持16个节点），可达 20 kbps数据传输率，总线电缆的长度最多可以扩展到40公尺。它很适合做为空调控制（Climate Control）、后照镜（Mirrors）、车门模块（Door Modules）、座椅（Seats）、智能性交换器（Smart Switches）、低成本传感器（Low-cost Sensors）等较单纯系统的分布式通讯解决方案。

　　以下将介绍应用于仪表板控制及车身控制的新一代MCU技术，并以富士通新一代的MB91770系列和MB91725系列新型微控制器做为设计参考。请参考（图一）。

图1　仪表盘控制及车身控制MCU在汽车中的应用（以MB91770系列和MB91725系列为例）