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簡介

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隨著當(dāng)代汽車連接性能的不斷提高，這并不奇怪。在早期階段，汽車傳感器如油壓、冷卻液溫度和燃油液位將通過儀表板上的警告燈圖標(biāo)提醒駕駛員注意問題。后來，整合全球定位 (GPS) 馬自達(dá)已成為汽車制造商在車輛中引入的最早的智能功能 1990 年的 Eunos Cosmo 第一個包含集成在中 GPS 今天的汽車還集成了自動停車和車道偏離輔助等自動功能。

目前，每輛車的子系統(tǒng)大約有100個微控制器和微處理器，它們控制著從打開前燈到調(diào)節(jié)廢氣排放，再到車輛如何與儀表板交互的一切。接下來，我們將回顧傳感器的開發(fā)和應(yīng)用，以及如何通過軟件控制功能提高駕駛安全性、舒適性和連接性。

MCU、MPU onsemi代理實(shí)現(xiàn)車輛與物聯(lián)網(wǎng)之間的聯(lián)通

數(shù)據(jù)是物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的命脈。為了使計(jì)算機(jī)響應(yīng)并通過適當(dāng)?shù)乃惴ㄌ岣咴O(shè)備性能，工程師必須收集大量數(shù)據(jù)，用于車輛周圍和內(nèi)部傳感器。然后處理數(shù)據(jù)，控制汽車中以前手動實(shí)現(xiàn)的功能。處理器或微控制器接收數(shù)據(jù)并將其恢復(fù)到程序算法可以評估的形式。然后，控制器可以根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)做出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)。影響最大的汽車數(shù)據(jù)有三類：排放、性能和乘客舒適性。

自動數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)自動數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可以最大限度地減少車輛信號和響應(yīng)之間的延遲。借助此功能，汽車可以與其他用戶、車輛或智能城市互動。

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

驅(qū)動汽車制造商增加傳感器使用的因素大約有三個：排放法規(guī)、改進(jìn)的道路性能、乘客舒適性和安全性。這些領(lǐng)域定義了傳感器的應(yīng)用，并表明了軟件控制技術(shù)的出現(xiàn)。

排放法規(guī)(動力總成)

測量油、冷卻液和燃料后，汽車制造商應(yīng)根據(jù)新的排放法規(guī)升級其傳感器技術(shù)，以監(jiān)測燃燒性能，從而減少溫室氣體排放。因此，工程師開發(fā)了歧管的絕對壓力 (MAP) 傳感器控制發(fā)動機(jī)性能，限制廢氣排放。 MAP 用于計(jì)算空氣密度和質(zhì)量流速的傳感器測量歧管壓力。

這些參數(shù)的組合可以自動控制燃料供應(yīng)，最大限度地燃燒。此外，盡可能接近化學(xué)測量的燃燒化學(xué)操作可以最大限度地提高燃燒程度，限制有害氣體排放和不想要的燃燒反應(yīng)產(chǎn)物。通過更高程度的燃燒反應(yīng)和減少不想要的燃燒產(chǎn)物，發(fā)動機(jī)可以更有效地運(yùn)行。這種情況也導(dǎo)致了另一個好處，因?yàn)楦�有效的燃燒減少了結(jié)焦和其他碳?xì)浠�合物產(chǎn)生的廢氣排放，如氮氧化物 (NOx)。

進(jìn)一步收緊汽車排放法規(guī)促使汽車制造商提高汽車傳感器的測量靈敏度和性能。為了滿足這一需求，他們正在使用微機(jī)電（MEMS）測量系統(tǒng)傳感器。這些新型傳感器是專門為控制發(fā)動機(jī)而設(shè)計(jì)的，并在整個車輛應(yīng)用中迅速擴(kuò)展。 MEMS 兩個相互交織的因素使他們更擅長發(fā)動機(jī)控制：電子智能和機(jī)械測量參數(shù)的集成，以及傳感器在車輛上占據(jù)的小空間。這兩個因素的結(jié)合為數(shù)據(jù)采集和軟件控制提供了經(jīng)濟(jì)高性能的解決方案。由于今天的使用 MEMS 技術(shù)車輛可以提高發(fā)動機(jī)性能，減少排放，增加安全性和便利性，傳感器的重要性也在提高。

實(shí)現(xiàn)新的排放目標(biāo)將首先使一些汽車制造商處于主導(dǎo)地位。通過使用數(shù)據(jù)和車載過程/控制，可以率先為用戶提供服務(wù)，將有害排放降低到監(jiān)管目標(biāo)以下，迫使競爭對手趕上。

提高道路行駛性能(底盤)

除了有利于動力總成的性能外，在底盤上測量道路駕駛性能的傳感器也在不斷改進(jìn)。目前的場景是歷史上與車輛獨(dú)立駕駛所需的相關(guān)功能的交叉點(diǎn)。這些應(yīng)用示例包括自動制動系統(tǒng)、道路噪聲消除、牽引控制和自動停車。傳感器還可以測量振動數(shù)據(jù)來控制穩(wěn)定性，或測量輪胎壓力以防止輪胎爆裂。

這些功能主要以安全為中心，但其他好處包括更順暢的駕駛和乘車體驗(yàn)。例如，工程師可以通過分析這些數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)更穩(wěn)定的框架，優(yōu)化輪胎的距離和位置，以實(shí)現(xiàn)更好的平衡和支撐，并利用傳統(tǒng)的駕駛習(xí)慣來提高防抱死制動系統(tǒng)的性能，以減少停車時間。此外，改善道路駕駛體驗(yàn)對提高整體駕駛體驗(yàn)至關(guān)重要。物聯(lián)網(wǎng)可以響應(yīng)車輛生成的數(shù)據(jù)，以確保駕駛員的安全，并自動將車輛移動到不易損壞的位置。

乘客舒適和安全(駕駛室和外部)

提高傳感器普及率的第三個因素是乘客舒適性。隨著智能手機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，駕駛員已成為車輛中最直接的互聯(lián)網(wǎng)界面和定制技術(shù)用戶。由于安全性一直處于汽車行業(yè)的前沿，應(yīng)用程序MEMS 前側(cè)安全氣囊釋放的模式和時間可以改進(jìn)。如果環(huán)境照明條件發(fā)生變化，也可以更準(zhǔn)確地預(yù)測何時自動打開前照燈。

在舒適性方面，工程師可以使用傳感器數(shù)據(jù)來記錄駕駛員的喜好和偏好，以及座椅溫度和方向。此外，傳感器還可以幫助導(dǎo)航，用戶界面的偏好可以用來指導(dǎo)軟件控制的偏好 MCU/MPU 對乘客最具變革性的應(yīng)用。

駕駛座位上的軟件

部署在車內(nèi) MEMS 傳感器等技術(shù)可以調(diào)整和優(yōu)化車輛軟件工程師的駕駛體驗(yàn)。 Utopia 微處理單元是一個足夠強(qiáng)大的數(shù)據(jù)集 (MPU) 接收、分析接收、分析和預(yù)測，并在沒有駕駛員控制的情況下響應(yīng)當(dāng)時的條件，但挑戰(zhàn)在于內(nèi)燃機(jī) (ICE) 軟件控制設(shè)置能力有限，提高電氣化是軟件控制車輛的最大動力。

到處都是車輛 MPU 和微控制器 (MCU)與人腦類腦類似，實(shí)現(xiàn)駕駛員和乘客所期望的汽車性能、安全性和舒適性是自動駕駛體驗(yàn)的又一步。由于大多數(shù)電動汽車都適合軟件控制，汽車制造商的產(chǎn)品線將變得更簡單，并為客戶提供更高的靈活性。處理平臺可以支持上述領(lǐng)域的軟件控制，這里有三個例子來展示軟件控制功能的實(shí)用性。

動力總成

可選擇16位數(shù)字信號控制器（DSC）和MCU用于許多內(nèi)燃機(jī)（ICE）和電動汽車（EV）該發(fā)展趨勢的一個重要好處是，這些平臺可以在嚴(yán)格的操作條件下提供實(shí)時響應(yīng)和高可靠性。此外，它們還可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制的軟件控制，排放氣體再循環(huán)（EGR）閥門操作、水和油泵控制等。 雖然這些16臺設(shè)備主要用于動力總成，但也有利于改進(jìn)車輛軟件控制的電源管理、電池充電和外部照明。

適合軟件應(yīng)用的組件可以提供數(shù)字信號處理DSC數(shù)據(jù)吞吐量。先進(jìn)的DSC和MCU脈沖寬度由雙向模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)，處理速度和性能由兩個方向最大化。

底盤

高級駕駛員輔助系統(tǒng)ABS等車輛公路行駛應(yīng)用需要更多的內(nèi)存才能運(yùn)行。 32位解決方案通常比16位提供更多的內(nèi)存，并在更高的電壓下運(yùn)行，以擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。雖然32位控制器容量更大，但在部署汽車時仍然足夠緊湊，可以提供道路駕駛用例所需的性能。

駕駛艙和外部

32位是最復(fù)雜、最新穎、最現(xiàn)代的軟件控制功能MPU這是一個功能強(qiáng)大的設(shè)計(jì)平臺的最佳選擇。該解決方案可以處理信息娛樂和駕駛員-汽車交互界面。因?yàn)?2位MPU它具有類似于完整計(jì)算機(jī)的處理能力，可以分析大量數(shù)據(jù)，以確保車輛計(jì)算機(jī)通過先進(jìn)的安全功能防止網(wǎng)絡(luò)威脅。

除了提供駕駛室和外部應(yīng)用所需的容量外，32位MPU還包括數(shù)據(jù)完整性的安全功能。此外，市場領(lǐng)先MPU嵌入式音頻和視頻功能可以豐富用戶體驗(yàn)，提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理精度，從而提高軟件定義響應(yīng)的有效性。

總結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)以前所未有的速度生成數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集和組織處理器可以支持和實(shí)現(xiàn)各種軟件和獨(dú)立功能，從而減少車輛的碳排放，提高安全性和性能。

MCU和MPU在我們的車?yán)镆呀?jīng)很常見了。然而，隨著電動汽車在市場上變得越來越重要，如16和32MCU，以及32位MPU此類解決方案已準(zhǔn)備就緒，完全可以實(shí)現(xiàn)軟件控制汽車的目標(biāo)。當(dāng)設(shè)計(jì)師使用這些組件來幫助處理大量的傳感器數(shù)據(jù)時，他們可以利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)設(shè)施為軟件控制汽車奠定基礎(chǔ)，促進(jìn)全自動駕駛汽車的發(fā)展。