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CAN半导体器件的发展现状与趋势分析

作者:Holger Zeltwanger, Monika Mack2007.05.28阅读 1939

       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控制工程网版权所有,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模块控制工程网版权所有,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。我们不久就会看到控制工程网版权所有,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,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

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