汽车电子MCU技术原理与需求分析

　　DSP一般用于处理大量的数字信号、编解码，及通信数据分析。在汽车电子系统中，例如车载辅助路况警示安全系统，DSP可用于处理和识别复杂的路况信息并及时为司机提供实时建议和警告。

                     图三　具备MAC单元的16位MCU（以ST10为例）

                     图四　16位车用MCU的应用场景

　　MCU的处理能力与应用场合

　　车载MCU的市场主要集中在8、16和32位的微控器，可按汽车电子产品的不同需求用于不同性能的场景。

　　8位MCU由于处理能力的限制主要应用于风扇、空调、雨刷、车窗、集线盒、座椅控制、门控等比较简单的系统。16位MCU则属一般用于中端设备，主要应用场合为引擎控制动、离合器控制、底盘机构和悬挂、电子剎车、电子式动力方向盘，和电子式涡轮系统等动力和传动系统。32位MCU在汽车电子领域主要用于预碰撞（Pre-crash）模块、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、复杂的X-by-wire等传动功能，以及多媒体信息系统（Telematics）、安全系统和引擎控制方面等需要较高智能性、运算性能、实时性能的模块。
目前，16位MCU的生存空间似乎受到8位和32位MCU的不断挤压。8位微控制器的处理器核心功率不断提升，随着嵌入式内存容量的增加，以及接脚数更具弹性，再加上成熟的技术促使成本进一步降低，让8位微控制器的适用市场空间变得更大，能向上涵盖一些16位MCU的应用，也能向下取代多数4位MCU。32位MCU在越来越强调智能性、实时性和多样化的今天十分具有市场潜力，除了处理复杂的运算及控制功能，32位MCU产品也将扮演车用电子系统中的主控处理中心角色，也就是将分散各处的中低阶电子控制单元（ECU）集中管理。而这些能力都不是16位MCU所具备的。

　　16位MCU似乎处境十分尴尬，但在加入更高容量内存及上文提到的具备DSP-MAC的条件下，16位产品仍然能满足特殊应用功能的需求。而且在组件的质量、性能，和成本上其已获得市场认可，仍然存在其适当的市场空间。另一方面，虽然32位MCU产品在一般市场上已被广泛应用，但目前一般出现在高端汽车产品中。而在大多数的传动及安全系统等关键性应用上仍以16位MCU为主。主要的原因是32位MCU大多仍处于汽车电子零件规格的验证阶段，之后还需要通过车厂本身的各种环境测试，所以成为市场主流还需要等待一段时间。

　　1. 8位MCU

　　如上文所述，8位车用MCU通常要求系统能提供快速执行速度和数据处理能力、高效环境切换（Context Switching）和内存使用、弹性的I/O，以及广泛的系统功能延伸性。此外还要求支持CAN及LIN总线协议接口，而且会嵌入Flash或ROM，适合广泛的中低阶系统应用。

　　ST72561是ST专为车用环境设计的8位MCU产品，其整合了CAN及LIN总线接口，具有强大的错误诊断和信号处理功能，待机功耗较低，小于50μA，并具有周期性唤醒功能。

　　ST72561通过新增的处理器接口来支持基于Bosch CAN核心的beCAN控制单元，集成2个传送mailbox、三个RX-FIFO，和六个过滤器群组，能够有效地按ID进行信息过滤；此外，其CAN控制器全面支持具备增强型消息过滤功能的29位识别码。ST72561的LIN接口则面向ST针对硬件设计提出的的“主-从LINSCI连接接口”等最优化技术，能对LIN总线数据自动进行标头处理与过滤。该机制可大幅降低系统负担和成本，使电路设计得到简化，系统性能也得到较大提升。据测试，高达90%的用于LIN总线通信的CPU负载可被节省。

                           图五　ST7261在车体应用上的系统架构

　　2. 16位MCU

                            图六　16位车用MCU按内存及封装接脚数的选择与分类

　　ST推出的ST10为16位车用MCU，适合车身的传动、底盘及安全系统等强调高效能、高实时性，和低功耗的应用。该系列产品提供16个优先级的中断控制器和紧密整合的DMA，CPU频率最高可达64MHz，因此十分适合要求较高的硬实时应用。