汽車電子MCU技術原理與需求分析

　　DSP一般用于處理大量的數字信號、編解碼，及通信數據分析。在汽車電子系統中，例如車載輔助路況警示安全系統，DSP可用于處理和識別復雜的路況信息并及時為司機提供實時建議和警告。

                     圖三　具備MAC單元的16位MCU（以ST10為例）

                     圖四　16位車用MCU的應用場景

　　MCU的處理能力與應用場合

　　車載MCU的市場主要集中在8、16和32位的微控器，可按汽車電子產品的不同需求用于不同性能的場景。

　　8位MCU由于處理能力的限制主要應用于風扇、空調、雨刷、車窗、集線盒、座椅控制、門控等比較簡單的系統。16位MCU則屬一般用于中端設備，主要應用場合為引擎控制動、離合器控制、底盤機構和懸掛、電子剎車、電子式動力方向盤，和電子式渦輪系統等動力和傳動系統。32位MCU在汽車電子領域主要用于預碰撞（Pre-crash）模塊、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、復雜的X-by-wire等傳動功能，以及多媒體信息系統（Telematics）、安全系統和引擎控制方面等需要較高智能性、運算性能、實時性能的模塊。
目前，16位MCU的生存空間似乎受到8位和32位MCU的不斷擠壓。8位微控制器的處理器核心功率不斷提升，隨著嵌入式內存容量的增加，以及接腳數更具彈性，再加上成熟的技術促使成本進一步降低，讓8位微控制器的適用市場空間變得更大，能向上涵蓋一些16位MCU的應用，也能向下取代多數4位MCU。32位MCU在越來越強調智能性、實時性和多樣化的今天十分具有市場潛力，除了處理復雜的運算及控制功能，32位MCU產品也將扮演車用電子系統中的主控處理中心角色，也就是將分散各處的中低階電子控制單元（ECU）集中管理。而這些能力都不是16位MCU所具備的。

　　16位MCU似乎處境十分尷尬，但在加入更高容量內存及上文提到的具備DSP-MAC的條件下，16位產品仍然能滿足特殊應用功能的需求。而且在組件的質量、性能，和成本上其已獲得市場認可，仍然存在其適當的市場空間。另一方面，雖然32位MCU產品在一般市場上已被廣泛應用，但目前一般出現在高端汽車產品中。而在大多數的傳動及安全系統等關鍵性應用上仍以16位MCU為主。主要的原因是32位MCU大多仍處于汽車電子零件規格的驗證階段，之后還需要通過車廠本身的各種環境測試，所以成為市場主流還需要等待一段時間。

　　1. 8位MCU

　　如上文所述，8位車用MCU通常要求系統能提供快速執行速度和數據處理能力、高效環境切換（Context Switching）和內存使用、彈性的I/O，以及廣泛的系統功能延伸性。此外還要求支持CAN及LIN總線協議接口，而且會嵌入Flash或ROM，適合廣泛的中低階系統應用。

　　ST72561是ST專為車用環境設計的8位MCU產品，其整合了CAN及LIN總線接口，具有強大的錯誤診斷和信號處理功能，待機功耗較低，小于50μA，并具有周期性喚醒功能。

　　ST72561通過新增的處理器接口來支持基于Bosch CAN核心的beCAN控制單元，集成2個傳送mailbox、三個RX-FIFO，和六個過濾器群組，能夠有效地按ID進行信息過濾；此外，其CAN控制器全面支持具備增強型消息過濾功能的29位識別碼。ST72561的LIN接口則面向ST針對硬件設計提出的的“主-從LINSCI連接接口”等最優化技術，能對LIN總線數據自動進行標頭處理與過濾。該機制可大幅降低系統負擔和成本，使電路設計得到簡化，系統性能也得到較大提升。據測試，高達90%的用于LIN總線通信的CPU負載可被節省。

                           圖五　ST7261在車體應用上的系統架構

　　2. 16位MCU

                            圖六　16位車用MCU按內存及封裝接腳數的選擇與分類

　　ST推出的ST10為16位車用MCU，適合車身的傳動、底盤及安全系統等強調高效能、高實時性，和低功耗的應用。該系列產品提供16個優先級的中斷控制器和緊密整合的DMA，CPU頻率最高可達64MHz，因此十分適合要求較高的硬實時應用。