新一代汽車電子產品

　　隨著汽車制造技術的演變，作為當今汽車必不可少的組成部分，電子產品也不斷發展。高度工程化、復雜的車載功能，是影響客戶駕駛體驗的重要因素。如：適應式前照明、多軸向座椅調節、智能溫濕度控制系統、撞擊避免和動態自動巡航控制系統都是21世紀汽車發展前景中令人矚目的亮點。微控制器技術最新的發展能幫助實現這些功能。汽車系統設計師孜孜以求的是在更小的空間內采用更低的能耗實現更多功能的最完美結合。在汽車“控制點”上恰如其份地配置一個高性能的混合信號微控制器的能力至為關鍵。混合信號微控制器直接被集成到感應器、發動機、開關、纜線和連接器中，微控制器的可編程特性及其小巧的體積使它成為不斷增長的汽車電子應用領域中的理想產品。

　　汽車電子部件、甚至連裝置在車內的部件，均有一些基本要求，如必須能在溫度-40~+125℃之間、以及2.7~5.25 V電壓范圍內進行操作。幾乎每一個嵌入式汽車系統都必需具備三大重要功能：捕捉、計算和通訊。“捕捉”是指從現實環境中提取信息并將之轉換為數字信息，它可以是輪胎監控系統中壓力感應器的模擬電壓，或是從連接到安全氣囊作用系統的碰撞探測感應器的輸入/輸出針腳上所感應到的上升波動。“計算”是指獲取數字信息并在應用環境中運算的能力。例如安全氣囊控制器在一瞬間因為探測到座椅上坐的是個小孩而判斷無需展開。“通訊”是指獲得運算結果并將其傳遞到其他可能需要這些信息的系統去。簡單的功能比如為指示燈供電等等。新一代元件必需在同一臺設備內集成這三大功能，在保證性能的前提下降低設計的復雜性。

　　新一代產品的主要特點：專有的LIN 2.0硬件控制器

　　LIN是當今汽車制造中普遍采用的一種低成本互連網絡標準。它廣泛用于車身電子和切換到電機和相關功能(如座椅位置控制)的接口。老一代的混合信號微控制器通過采用標準型或加強型UART外圍設備和軟件來實現LIN網絡。

　　新一代混合信號微控制器采用一種獨特、專有的硬件方案，比UART加軟件的方案更具優勢。如：專有信息緩沖，能在中央處理器介入之前接收LIN的全部信息，而非在接收到每一比特數據后中斷中央處理器；更高的整體系統帶寬，能釋放應用所需系統資源；自動校驗生成和錯誤處理確保可靠的網絡通訊，令中央處理器無需再對接收到的每一比特數據進行校驗和人工計算，產生更高、更可靠的數據率和整體混合信號微控制器系統帶寬的提升。

　　新一代產品的主要特點：適用于各種電壓和溫度的超高精度振蕩器

　　隨著嵌入式應用變得越來越復雜，對于精確時鐘源要求也日益重要。為了確保符合LIN2.0標準，一臺LIN主模式網絡控制器在作業溫度和電壓范圍內的精度誤差不能超過±0.5%。對于老一代的混合信號微控制器解決方案而言，這就意味著需要一臺外部精確計時設備(如液晶或振蕩器)，不但提高系統的成本，也增加不必要的復雜性。

　　新一代混合信號微控制器的芯片集成了這一功能，允許振蕩器在-40~+125℃、2.7~5.25 V的條件下，在±0.5%的波動范圍內，仍能正常運行，在無需使用外部計時部件的情況下完全集成LIN2.0主模式方案。這就極大地降低了系統的成本，提高系統的可靠性。將超高精度內部振蕩器調節到最大指令脈沖(25 MHz)，能讓內部振蕩器不會與實現最大中央處理器帶寬發生沖突。傳統解決方案的內部振蕩器頻率等于其最大額定操作頻率。除此之外，由于低電模式提供的精確的時間參考，啟動時間快速，幾乎能立即反應，因此能實現低電壓應用中的電流消耗和最短系統等待時間之間的平衡。

　　應用范例

　　油箱感應是汽車設計師面臨的典型挑戰之一。幾年前，油量感應器僅只是一個直接的設計問題。它是一個簡單的浮閥裝置，帶有一個清潔刷接觸器，探測液體的阻力表面，能模擬輸出油箱中剩余燃油量比例。今天汽車的油箱位于平臺設計的尾部，并且要求充分利用一切剩余空間。因此油箱往往奇形怪狀，沒有線形的體積，這就使浮閥系油箱感應是汽車設計師面臨的典型挑戰之一。幾年前，油量感應器僅只是一個直接的設計問題。它是一個簡單的浮閥裝置，帶有一個清潔刷接觸器，探測液體的阻力表面，能模擬輸出油箱中剩余燃油量比例。今天汽車的油箱位于平臺設計的尾部，并且要求充分利用一切剩余空間。因此油箱往往奇形怪狀，沒有線形的體積，這就使浮閥系統的裝置更加棘手。更為重要的是，由于引進替代燃油和燃油衍生物，使得油箱內燃油成分更加復雜。例如，石油和乙醇燃料的比例對發動機的動作如點火、計時和排放有影響。如何確定汽車燃油的成分并將該信息傳遞給其他電子控制設備(ECU)是新一代油箱感應器的應用要求。過去只是基本的感應設計如今成了一個復雜的分析控制挑戰難題。

　　21世紀的混合信號微處理器技術

　　最早的8051中央處理器誕生于上世紀70年代末，那時集成電路出于經濟考慮，更看重低晶體管計數，而非性能。因此8051將每一個指令分布到12個脈沖周期中執行，將所需的硬件資源降到最低。8051是最受歡迎的混合信號微控制器指令集架構，但技術早已過時。90年代末8051的設計經歷了一次重大變革，通過高達100 MIPS數量級的通量，提高傳輸能力。芯科實驗室的混合信號微控制器將8051指令集架構用于新的專門用途：新的混合信號微控制器在保持完整的目標碼兼容性的同時能將指令傳輸量最大化。當前技術和久經考驗的指令集架構的結合，誕生了先進的設計和認證方法，能實現C8051F中央處理器的“硬線”裝置。指令集架構分布在基本的雙階流水線通路，在保持8位程序存儲帶寬不變的情況下提高了傳輸能力，這就提高了8051指令集的效率，比原8051的性能提高了20倍。

　　通過在芯片上集成精確模擬，設計師不但能降低材料成本，還提高了各種汽車應用的性能。正如上文所述，通過高針對性并經過測試的模擬和混合信號功能，還能減少對單機模擬外圍設備的需求，進一步簡化系統設計。

　　現代技術還能添加系統內部除錯。盡管在32位混合信號微控制器和高端數字信號處理器(DSP)中很常見，但很少有8位混合信號微控制器具備系統內部除錯功能。重新審視8位混和信號微控制器，新添加的無縫系統內部調試功能為用戶提供了低成本和卓越的用戶體驗。

　　新一代汽車電子產品

　　為了推動汽車市場的發展，汽車電子產品不能停滯不前。混合信號微控制器作為許多感應、動力和其他電子控制系統的核心，是汽車中很多安全性和舒適度重大發展的一部分。新一代混合信號微控制器具有高速中央處理器和集成高性能模擬數字轉換器(如帶寬大于12萬采樣/秒和12位或更高的解決方案)，是汽車電子控制點的理想解決方案。設計師只需采用一個混合信號微控制器就能實現完整的功能，而無需大量離散部件。這些進步將成為開發汽車新功能、提高汽車安全性和效率的核心。