为车辆应用选择汽车级MCU时的注意事项

平均每辆车包含50到100个或更多的电子控制单元（ECU） - 需要多达一英里的电线才能将它们连接到几个不同的网络上 - 难怪半导体公司正在为一个地方激烈竞争你的车。

在动力系统中，有单独的控制系统，用于燃油喷射，点火，油门，冷却，自动变速箱和车载诊断。有用于动力转向，制动器和安全气囊的底盘控制系统。高级驾驶员辅助系统（ADAS）涉及四个独立的MCU。车灯，雨刷，电动门，电动车窗和HVAC都有独立的车身控制系统。除了技术复杂性之外，还存在严重的技术和监管障碍。有许多单独的汽车工程师协会（SAE）标准涉及发动机控制，驾驶员辅助，传动系统监控，乘客舒适度，信息娱乐等等。任何“符合汽车标准”的MCU都能保证满足一些相当高的标准，之后选择主要取决于应用。

让MOST脱离车辆网络 - 就像诗人观察到“没有男人是一个岛屿，“汽车中既没有隔离的MCU;所有都是一个网络或另一个网络的一部分，取决于它们的功能。主要网络是CAN，LIN，FlexRay，MOST和以太网AVB（图1）。

控制器区域网络（CAN）目前是机舱，动力总成，底盘和车身系统中的主要汽车网络。 》

主动安全CAN可以控制毫米波雷达，它可以感知迎面而来的车辆，并发出警告声，制动，甚至转向控制。

汽车仪表，响应雷达警告无论是通过声音警报，口头警告和/或抬头显示，CAN总线都可以发出警告。

响应雷达的警告，制动控制CAN可能会启动弱或强制动控制，取决于车轮速度和另一辆车的接近程度。

对可能发生碰撞的警告作出反应，连接到安全带的MCU可以预紧皮带;一开始很轻微，但如果崩溃迫在眉睫那么强烈。

图1：车辆网络（由Renesas提供）。

本地互连网络（LIN）是低数据速率的主/从网络，可控制远程无钥匙进入，照明，后视镜和门等设备。通过LIN网络，当汽车开始移动时，门可以自动锁定;当安全带未系好或车灯在灯仍然亮时关闭时发出警报声;或者后视镜和座椅根据驾驶汽车的人自动重新调整到以前的设置。

与LIN相比，FlexRay是一种高速，可靠的协议，适用于下一代应用，例如线控驱动。 FlexRay系统提供更高的准确度以响应接近警报，增加了考虑加速角度以主动转向和制动汽车以避免未决碰撞的能力。当制动车开始在雨水滑行的街道上滑行和滑行时，这尤其有用。

面向媒体的系统传输（MOST）网络处理车载多媒体，在其中传输高质量的视频，音频和数据机动车。他们负责免提电话和通过汽车音响系统播放你的手机音乐。

以太网已经过于成熟并且不值得进入汽车，它通常提供轮询ECU的轮询。发动机，底盘和车身系统的故障。以太网音频视频桥接（AVB）与MOST竞争为乘客提供高保真数字音频。

哪种MCU？

在选择适合汽车应用的MCU之间，只需浏览一下他们的数据表，他们最适合的应用程序。一个或多个CAN端口是常见的，以太网端口也是如此;虽然以太网AVB（IEEE 802.1Q）更难获得。 FlexRay和MOST网络需要能够处理高速数据包处理的MCU; LIN简单得多。后面的这些协议通常不会直接支持，但只要硬件足够强大，就不会出现问题瑞萨V850ES/JG-3H是一款低功耗48 MHz 32位RISC MCU，专为实时控制应用而开发。最初的NEC V850在汽车应用领域有着悠久的历史，瑞萨已经对其进行了进一步的改进。 V850ES外设包括DMA，LVD，PWM，WDT，A/D转换器，D/A转换器以及DMA，CAN和USB控制器。 V850ES CPU通过使用五级流水线在一个时钟内执行几乎所有指令，如地址计算，算术运算和逻辑运算以及数据传输。在汽车应用中，V850ES针对发动机控制和防抱死制动系统。

飞思卡尔生产各种MCU，用于汽车动力传动系，底盘，高级驾驶辅助系统，车身，仪表盘和信息娱乐应用。飞思卡尔Qorivva MPC5554（图2）是一款132 MHz 32位MCU，专为动力总成应用而设计，包括多点燃油喷射控制，电子控制变速箱和直接燃油喷射（燃气和柴油）。除了众多高速I/O通道外，该芯片还包括三个CAN模块，每个模块有64个缓冲器。非汽车应用领域包括工业控制，高端电机控制，航空电子设备和军用部件。

图2：用于动力总成应用的飞思卡尔MPC 5554（由飞思卡尔提供）。

Microchip MCP2561和MCP2021A分别是CAN和LIN收发器。 MCP2661是一款高速CAN收发器，用作CAN协议控制器和物理双线CAN总线之间的接口。该器件满足汽车对高速（高达1 Mb/s），低静态电流（典型值5μA），电磁兼容性（EMC）和静电放电（ESD）的要求。

MCP2021A是一款LIN收发器带稳压器。 MCP2021A/2A提供双向，半双工通信物理接口，以满足LIN总线规范修订版2.1和SAE J2602-2。该器件内置一个稳压器，具有5 V或3.3 V 70 mA稳压电源输出。

Atmel AT90CAN32是一款基于AVR RISC架构的16 MHz 8位MCU。该芯片结合了32 KB闪存，2K x 8 RAM，8通道/10位A/D转换器，面向字节的双线串行接口和ISO 16484认证的CAN控制器。通过在单个时钟周期内执行大多数指令，器件可实现接近每MIPS 1 MIPS的吞吐量，从而平衡功耗和处理速度。 AT90CAN32符合ISO-TS-16949 1级汽车用途的要求，并且符合AEC-Q100标准。

STMicroelectronics SPC564A80L7CFAR是一款150 MHz 32位MCU，专为汽车动力总成应用而设计。该芯片的超标量SIMD架构以及对DSP和浮点指令的支持可实现高速数据处理和吞吐量。串行通道包括三个eSCI;三个DSPI;三个FlexCAN，每个包含64条消息;一个FlexRAY模块具有高达10 Mbps的双通道，带有ECC的128个消息对象。

Silicon Labs C8051F530A是一款专为LIN网络设计的25 MHz C8051 MCU。它包括一个可编程的12位200 ksps ADC;可编程16位计数器/定时器阵列;和硬件SPI和UART串口。 C8051F530A的工作温度范围为-40至+ 125°C，符合AEC-Q100标准。

德州仪器（TI）TMS570LS31370是一款专为安全关键型应用而设计的高性能汽车级MCU。其180 MHz ARM Cortex-R4F 32位RISC CPU采用八级流水线，可实现1.66 DMIPS/MHz。对于汽车设计师特别感兴趣的是，该芯片包括三个CAN控制器（64个邮箱）; FlexRay控制器，带有两个通道和一个专用传输单元;一个LIN接口控制器; 10/100 Mbps以太网MAC;加上SCI，I²C，SPI（2）和三个多缓冲串行外设接口（MibSPI）。目标汽车应用包括制动系统，动力转向，主动驾驶员辅助以及HEV/EV逆变器和电池管理系统。