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CAN半导体器件的发展现状与趋势分析
发表时间:2007-6-18 Holger Zeltwanger  Monika Mack    来源:汽车电子设计
关键字:半导体 CAN ECU 汽车 
本文介绍了汽车半导体器件设计的未来几个发展趋势:DSP的用量增加、更多的闪存和汽车制造商与芯片制造商的联合开发。

    汽车制造商对于价格是非常敏感的。电子设备所占的成本应当尽可能少。甚至有人开玩笑称,汽车开发工程师对他们所采用的每个额外的比特,都需要有管理人员的书面许可。尽管出于价格原因,许多ECU仍以8位微控制器为基础,实际上还不是特别糟糕。ECU过去往往用于实现某一特定功能,因而,有必要借助CAN网络链接一些8位ECU。然而,这种情况已经发生了变化,尤其在传动系统中,ECU目前以16位微控制器为基础。但还需要进一步的改进:更多的应用、更标准化的界面以及更强大的运算能力在此成为必不可少的条件。但是,ECU的数量将减少,以便使系统的复杂性得到控制。

    例如,宝马5系列整合了多达95个ECU,每个ECU包含至少一个微控制器。通过使用一体化程度更高的架构,并采用功能更为强大的芯片,有望使整个系统得到简化,并使嵌入式处理器的数量大为减少。这样做会降低整合成本并增加可靠性。这就是为什么下一代传动系统将采用具有集成的DSP(数字信号处理器)功能的32位微控制器的原因。这同样也适用于其它的汽车网络。在车身电子系统中,ECU具有越来越多的功能,它需要比8位芯片能提供的还要多的运算能力。

    DSP的用量增加

    数字信号处理器在视频和音频应用中十分普及。在汽车电子系统中它被用于车载娱乐系统。一些车载娱乐系统被连接到CAN网络,以便接收在其它ECU中已经可以得到的数据。DSP的另一项应用是人机界面。对于汽车而言,这就是指仪表板。在许多汽车中,仪表板起到对所有汽车网络的中央通讯网关的作用。因此,用于仪表板上的处理器通常需要一个以上的片上CAN模块。

    传动系统的ECU也需要具有CAN接口的DSP。到目前为止,首批具有传动控制和高质量安全功能的ECU都是以DSP为基础。虽然价格是关键问题,但是,DSP成本在下降。然而,并不是所有的DSP都提供像片上CAN这种汽车应用的外围设备。有一些DSP具有集成的CAN模块,但大多数DSP不具有这样的模块。这就是为什么一些芯片制造商开始把DSP功能集成到具有CAN连接性的标准32位微处理器之中的原因。由英飞凌提供的Tricore系列和由飞思卡尔所提供的Coldfire就是这样的两个例子。

    更多的闪存

    ECU越复杂,就需要越多的软件;而软件越多,需要的存储器就越多。应用项目越大,在最后一刻更新软件的可能性就越多,这就意味着对非易失性存储器有大的需求。我们不久就会看到,许多汽车ECU都需要1MiB闪存,甚至是4MiB闪存。尤其是电子稳定性控制和自适应巡航控制,它们都需要有高的存储器性能。一些具有较大闪存数量的微控制器已经上市(参见所付的具有闪存的微控制器信息)。

    另一个趋势是微控制器提供不止一个CAN模块。32位微控制器用于执行不同的任务,并且可能被连接到CAN传动系统及其它CAN 汽车网络。这些固有的网关功能越来越得到人们的认同。典型的实例是针对电子稳定性、自适应巡航和智能照明控制的ECU。

    联合开发

    汽车制造商与芯片制造商之间已经开展了非常密切的合作。通过与汽车工程师的紧密合作,人们开发了大部分具有片上CAN模块的CAN控制器和微控制器。像很多其它的芯片制造商一样,富士通已经开发了约100种汽车芯片以及特殊的汽车ASSP(特定应用标准产品)。这不仅是因为需求量大,也因为这一产业的特殊要求和对成本敏感的特性。只有所需的功能才被实现——没有多余的功能!然后,所需要的这一功能必须是可用的。基于这一原因,芯片制造商参与了像Autosar这样的软件标准化行动。ECU和智能传感器的整合是标准化工作中最具挑战性的工作。软件的标准化只是挑战的一个方面。标准化的硬件平台意味着通用的微控制器架构,这也会有助于降低整合努力的成本。这就是为什么一些芯片制造商针对汽车电子系统推出专用的基于ARM的微控制器的原因。

    传感器和制动器的直接连网绝大部分是在汽车应用之外就完成的,因为采用整合了CAN模块的ASSP才使之成为。这些芯片将整合电源IC和智能IGBT(绝缘栅双极晶体管)。这反过来又需要芯片制造商、传感器制造商和汽车工程师之间有更紧密的合作。根据汽车标准和采用包括ICE (在线仿真器)、 应用指南、软件采样和EMC优化在内的多种设计工具包的应用工程支持,整个前端和后端芯片的设计都需要围绕专门知识进行。

 责任编辑:江琦