汽車電子的嵌入式設計與發展方向

　　嵌入式系統是泛計算領域的重要組成部分，是嵌入式對象宿主體系中完成某種特定功能的專用計算機系統。嵌入式系統有體積小、低功耗、集成度高、子系統間能通信融合的優點。隨著汽車技術的發展以及微處理器技術的不斷進步，在汽車電子技術中得到了廣泛應用。目前，從車身控制、底盤控制、發動機管理、主被動安全系統到車載娛樂、信息系統都離不開嵌入式技術的支持。

1 汽車嵌入式系統發展歷程

　　嵌入式系統誕生于微型機時代，經歷了漫長的獨立發展的單片機道路[2]。嵌入式系統的核心是嵌入式微處理器。與嵌入式微處理器的發展類似，汽車嵌入式系統也可以分為三個發展階段：

　　第一階段： SCM(Single Chip Microcomputer)系統。以4位和低檔8位微處理器為核心，將CPU和外圍電路集成到一個芯片上，配置了外部并行總線、串行通訊接口、SFR模塊和布爾指令系統。硬件結構和功能相對單一、處理效率低、存儲容易小、軟件結構也比較簡單，不需要嵌入式操作系統。這種底層的汽車SCM系統主要用于任何相對簡單、數據處理量小和實時性要求不高的控制場合，如雨刷、車燈系統、儀表盤以及電動門窗等。

圖1 汽車嵌入式SoC系統結構

　　第二階段：MCU(Micro Controller Unit)系統。以高檔的8位和16位處理器為核心，集成了較多外部接口功能單元，如A/D轉換、PWM、PCA、Watchdog、高速I/O口等，配置了芯片間的串行總線；軟件結構比較復雜，程序數據量有明顯增加。第二代汽車嵌入式系統能夠完成簡單的實時任務，目前在汽車電控系統中得到了最廣泛的應用，如ABS系統、智能安全氣囊、主動懸架以及發動機管理系統等。

　　第三階段：SoC(System of Chips)系統。以性能極高的32位甚至64位嵌入式處理器為核心，在對海量離散時間信號要求快速處理的場合使用DSP作為協處理器。為滿足汽車系統不斷擴展的嵌入式應用需求，不斷提高處理程度，增加存儲容量與集成度。在嵌入式操作系統的支持下具有實時多任何處理能力，同時與網絡的耦合更為緊密。汽車SoC系統是嵌入式技術在汽車電子上的高端應用，滿足了現代汽車電控系統功能不斷擴展、邏輯漸趨復雜、子系統間通信頻率不斷提高的要求，代表著汽車電子技術的發展趨勢。汽車嵌入式SoC系統主要應用在混合動力總成、底盤綜合控制、汽車定位導航、車輛狀態記錄與監控等領域。

2 汽車嵌入式SoC系統

　　2.1 技術特點

　　汽車嵌入式SoC系統是嵌入式系統向實時多任務管理、網絡耦合與通信的高端應用過渡的產物，大大提高了汽車電子系統的實時性、可靠性和智能化程度。除了具備普通嵌入式系統的共有特性之外，它還具有以下幾個優點：

　　（1） 對實時多任務管理有很強的支持能力，中斷響應時間1~2μs;

　　（2） 具有很強的存儲區保護功能；