先進汽車儀表板及車身控制設計要領

　　今日的汽車已邁向智能化與環保化的設計時代，在智能方面透過數字電子技術來提升汽車的安全性與舒適性，并環保方面透過油電混合及電動車等設計來達到節能省碳的目標。因此，今日汽車的電子化程度已愈來愈深，從信息娛樂、車身、安全到動力傳動系統，利用電子組件來進行感測和操控的情況已深入汽車的各個角落。

　　在汽車電子的各個系統當中，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，大致如下：

　　1. 8位MCU：主要應用于車體的各個次系統，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。

　　2. 16位MCU：主要應用為動力傳動系統，如引擎控制、齒輪與離合器控制，和電子式渦輪系統等;也適合用于底盤機構上，如懸吊系統、電子式動力方向盤、扭力分散控制，和電子幫浦、電子剎車等。

　　3. 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(Telematics)、引擎控制，以及新興的智能性和實時性的安全系統及動力系統，如預碰撞(Pre-crash)、自適應巡航控制(ACC)、駕駛輔助系統、電子穩定程序等安全功能，以及復雜的X-by-wire等傳動功能。

　　車用MCU常見接口：CAN & LIN

　　隨著今日汽車對應用功能的要求愈來愈高，需整合的系統也愈來愈復雜，使得汽車電子系統對于高階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，采用一個主節點、多個從節點的概念(最多支持16個節點)，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)。

　　圖一　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)