汽車製造商對於價格是非常敏感的。電子設備所占的成本應當儘可能少。甚至有人開玩笑稱,汽車開發工程師對他們所採用的每個額外的比特,都需要有管理人員的書面許可。儘管出於價格原因,許多ECU仍以8位微控制器為基礎,實際上還不是特別糟糕。ECU過去往往用於實現某一特定功能,因而,有必要藉助CAN網絡連結一些8位ECU。然而,這種情況已經發生了變化,尤其在傳動系統中,ECU目前以16位微控制器為基礎。但還需要進一步的改進:更多的應用、更標準化的界面以及更強大的運算能力在此成為必不可少的條件。但是,ECU的數量將減少,以便使系統的複雜性得到控制。
例如,寶馬5系列整合了多達95個ECU,每個ECU包含至少一個微控制器。通過使用一體化程度更高的架構,並採用功能更為強大的晶片,有望使整個系統得到簡化,並使嵌入式處理器的數量大為減少。這樣做會降低整合成本並增加可靠性。這就是為什麼下一代傳動系統將採用具有集成的DSP(數字信號處理器)功能的32位微控制器的原因。這同樣也適用於其它的汽車網絡。在車身電子系統中,ECU具有越來越多的功能,它需要比8位晶片能提供的還要多的運算能力。
DSP的用量增加
數位訊號處理器在視頻和音頻應用中十分普及。在汽車電子系統中它被用於車載娛樂系統。一些車載娛樂系統被連接到CAN網絡,以便接收在其它ECU中已經可以得到的數據。DSP的另一項應用是人機界面。對於汽車而言,這就是指儀錶板。在許多汽車中,儀錶板起到對所有汽車網絡的中央通訊網關的作用。因此,用於儀錶板上的處理器通常需要一個以上的片上CAN模塊。
傳動系統的ECU也需要具有CAN接口的DSP。到目前為止,首批具有傳動控制和高質量安全功能的ECU都是以DSP為基礎。雖然價格是關鍵問題,但是,DSP成本在下降。然而,並不是所有的DSP都提供像片上CAN這種汽車應用的外圍設備。有一些DSP具有集成的CAN模塊,但大多數DSP不具有這樣的模塊。這就是為什麼一些晶片製造商開始把DSP功能集成到具有CAN連接性的標準32位微處理器之中的原因。由英飛凌提供的Tricore系列和由飛思卡爾所提供的Coldfire就是這樣的兩個例子。
更多的快閃記憶體
ECU越複雜,就需要越多的軟體;而軟體越多,需要的存儲器就越多。應用項目越大,在最後一刻更新軟體的可能性就越多,這就意味著對非易失性存儲器有大的需求。我們不久就會看到,許多汽車ECU都需要1MiB快閃記憶體,甚至是4MiB快閃記憶體。尤其是電子穩定性控制和自適應巡航控制,它們都需要有高的存儲器性能。一些具有較大快閃記憶體數量的微控制器已經上市(參見所付的具有快閃記憶體的微控制器信息)。
另一個趨勢是微控制器提供不止一個CAN模塊。32位微控制器用於執行不同的任務,並且可能被連接到CAN傳動系統及其它CAN汽車網絡。這些固有的網關功能越來越得到人們的認同。典型的實例是針對電子穩定性、自適應巡航和智能照明控制的ECU。
聯合開發
汽車製造商與晶片製造商之間已經開展了非常密切的合作。通過與汽車工程師的緊密合作,人們開發了大部分具有片上CAN模塊的CAN控制器和微控制器。
像很多其它的晶片製造商一樣,富士通已經開發了約100種汽車晶片以及特殊的汽車ASSP(特定應用標準產品)。這不僅是因為需求量大,也因為這一產業的特殊要求和對成本敏感的特性。只有所需的功能才被實現——沒有多餘的功能!然後,所需要的這一功能必須是可用的。基於這一原因,晶片製造商參與了像Autosar這樣的軟體標準化行動。ECU和智能傳感器的整合是標準化工作中最具挑戰性的工作。軟體的標準化只是挑戰的一個方面。標準化的硬體平台意味著通用的微控制器架構,這也會有助於降低整合努力的成本。這就是為什麼一些晶片製造商針對汽車電子系統推出專用的基於ARM的微控制器的原因。
傳感器和制動器的直接連網絕大部分是在汽車應用之外就完成的,因為採用整合了CAN模塊的ASSP才使之成為。這些晶片將整合電源IC和智能IGBT(絕緣柵雙極電晶體)。這反過來又需要晶片製造商、傳感器製造商和汽車工程師之間有更緊密的合作。根據汽車標準和採用包括ICE(在線仿真器)、應用指南、軟體採樣和EMC優化在內的多種設計工具包的應用工程支持,整個前端和後端晶片的設計都需要圍繞專門知識進行。