车用MCU浅析，MCU在汽车电子中的原理与特点，选择汽车MCU应考虑的因素

　　在汽车电子的各个系统当中，往往需要采用车用MCU（车用微控制器）做为运作控制的核心，而汽车对电子系统的倚重，也刺激车用微控制器市场的快速成长。电子系统在汽车中的应用越来越复杂，车用MCU也发挥越来越重要的作用。

　　汽车作为一部大型的机电一体化设备，汽车电子在汽车整体成本中的比例越来越大。目前欧美发达国家汽车电子的平均成本达350美元以上，其涵盖了从车身控制、动力传动、车身安全，到车内娱乐的各个方面。

　　微控制器（MCU）作为汽车电子系统内部运算和处理的核心，也遍布悬挂、气囊、门控和音响等几十种次系统（Sub-System）中。由于汽车作为高速交通工具承载了对用户生命安全的保障，同时汽车经常工作在十分恶劣的环境中，其对内部电子设备的可靠性要求要远高于一般性电子产品。因此汽车电子所用的MCU与一般性产品的结构差异虽然并不很大，而一般的MCU产品由于可靠性不能符合厂商的要求而并不能被选用，这也是汽车电子产品同一般性电子产品市场的区别之一。

　　MCU在汽车电子中的原理

　　技术特性需求：

　　随着今日汽车对应用功能的要求愈来愈高，需整合的系统也愈来愈复杂，使得汽车电子系统对于高阶32位 MCU的需求不断提升。这类车用MCU往往被置放在高热、多尘、剧震、电子干扰严重的运作环境，因此对耐受性的要求远高于一般用途的MCU。此外，在汽车的应用环境中，车用MCU必须与多个车用电子控制装置（ECU）相连结，其中最常见的传输接口为CAN和LIN。

　　CAN和LIN是最常见的车身系统总线接口，因此汽车电子类MCU除了在可靠性和抵抗恶劣环境等方面有较高要求外，还要能实现对上述总线接口的支持。

　　CAN：CAN又分为高速CAN和低速CAN，高速CAN的传输率可以达到1 Mbps，适用于ABS、EMS等强调实时反应的应用；低速CAN则可达到125 Kbps，适合较低速的车体零件控制。此外，CAN控制器的型式可分为旧型的1.x、标准型的2.0A和延伸型的2.0B，愈新的规格效能自然愈好，其中 2.0B又可分为被动（passive）型式和主动（acTIve）型式。

　　LIN：LIN则是较CAN更为低速且低成本的通讯方案，采用一个主节点、多个从节点的概念（最多支持16个节点），可达 20 kbps数据传输率，总线电缆的长度最多可以扩展到40公尺。它很适合做为空调控制（Climate Control）、后照镜（Mirrors）、车门模块（Door Modules）、座椅（Seats）、智能性交换器（Smart Switches）、低成本传感器（Low-cost Sensors）等较单纯系统的分布式通讯解决方案。

　　CAN总线即控制器局域网 （Controller Area Net），是一种现场总线，最初由德国BOSCH公司为汽车监测和控制而设计，主要用于各种过程检测及控制。CAN总线分为高速CAN和低速CAN，前者主要用于动力和安全等关键性的应用，如发动机控制单元、自动变速器控制、ABS控制、安全气囊控制等;后者则通常针对一般性车身应用，如集控锁、行李箱锁、车窗，及车内灯光等。CAN总线的协议也在不断演进发展，从最早期的1.x版本已发展到目前的CAN2.0A及其扩展版CAN2.0B，其中CAN2.0B又分为主动（AcTIve）式和被动（Passive）式。

　　由于CAN总线协议的版本和分类不同，对车用MCU的要求也有差异。除了提到的协议版本，CAN总线控制器缓存和接收过滤器的数量也影响了MCU的选用。如图所示，ST的CAN控制器针对不同的应用场景，有pCAN、beCAN、bxCAN、FullCAN 和 cCAN五款不同类型。其中如beCAN、bxCAN两款适合中高端车身功能控制及低端网关;FullCAN适合引擎管理系统;cCAN则适合高端的网关和动力传动控制。

　　ST不同的CAN控制器的缓存及接收过滤器数量

　　LIN（Local Interconnect Network）总线是一种结构简单、配置灵活、成本低廉的新型低速串行总线，主要用作CAN等高速总线的辅助网络或子网络。在带宽要求不高、功能简单、实时性要求低的场合，如车身电器的控制等方面，使用LIN总线可有效的简化网络线束、降低成本、提高网络通讯效率和可靠性。如图所示，LIN主要适合于车内空调控制（Air-CondiTIoning Control）、车门控制模块（Door Modules）、座椅控制、智能性交换器（Smart Switches）、低成本传感器（Low-Cost Sensors）等分布式通讯应用。

　　LIN的应用领域

　　网关控制器

车内网关控制器（Gateway）的作用是车内电子系统中不同网络的通讯枢纽，使分布在车身内的各个单元可实现沟通。网关一般包括总线收发器、稳压器（Regulator），以及支持多种网络协议的低成本、高效能微控制器;并广泛支持低速及高速CAN、LIN、ISO-9141和J1850等车用电子通