汽车电子论文范文第1篇

本文讨论LVDS的各种多媒体特性，其中包括：低电源电压、低功耗、低辐射、高抗干扰能力以及简单的电缆布线与终端匹配。

低电压差分信号传输(LVDS)已经在众多应用中得到验证，LVDS在传送高数据率信号的同时还具有其它优势:

与低电源电压的兼容性

低功耗

低辐射

高抗干扰性

简单的布线和终端匹配

LVDS为差分模式(图1)，这种模式固有的共模抑制能力提供了高水平的抗干扰性，由于具有较高的信噪比，信号幅度可以降低到大约100mV(图2)，允许非常高的传输速率。较低的信号摆幅还有助于降低功耗。与上述优势相比，LVDS的缺陷(每一通道需要两根连线传输信号)已经显得微不足道。

随着汽车内部整合的安全和辅助电子设备的增加，汽车领域对高速互连的需求急剧增长，主要集中在用于驾驶支持(电子后视镜、导航系统、泊车距离控制、超视距显示、仰视显示)的视频显示系统，车载娱乐系统(电视和DVD播放器)等，这些应用要求高速数据传输，以满足图像传递的要求。正是这些需求的增长，带动LVDS产品在这些领域崭露头角(图3)。

LVDS非常适合汽车应用。汽车内部存在众多的电磁辐射源，因此，抗干扰能力是汽车电子设计最基本的要求。另外，考虑到LVDS传输线自身的低辐射优势，对系统的其它设施几乎不产生额外干扰。LVDS传输只需要简单的电阻连接，简化了电路布局，线路连接也非常简单(采用双绞铜质电缆)。LVDS兼容于各种总线拓扑:

点到点拓扑(一个发送器，一个接收器)

多分支拓扑(一个发送器，多个接收器)

多点拓扑(多个发送器，多个接收器)

汽车设计中存在一个关键问题，即车体不同位置的地电位有很大差异，电位差可能达到几伏特。直流耦合接口配置下，这样的电位差会很快中断数据传输。这个问题可以通过电容耦合传输信号解决，前提是信号传输中不会对电容在同一个方向长时间充电。

而实际应用无法排除这种同一方向长时间充电的可能性，比如，在传输长串的连续1信号时。MAX9213/9214(图4)利用“直流平衡”技术避免了上述问题，这类器件监控它的传输数据，当显示有过长的连续1或0信号时，芯片会在发送数据前将数据翻转，接收器可以很容易地通过翻转信号重建原始信号。这些操作消除了长串连续1或连续0信号，降低电容充电的影响，从而有效解决地电位偏差问题。

从图3可以看出另外一个潜在问题：众多的系统互连意味着大量的电缆连线，而在原有的汽车设计中电缆(线束)连接已经非常拥挤，为了解决这一问题，需要区分不同数据传输的要求，并非所有连接都要求特别高的速率，Maxim推出的MAX9217/9218可以通过一对儿双绞线提供高达700Mbps数据速率(图5)。以这个容量可以毫不费力地连接480x800分辨率的显示器。

为了进一步优化电磁辐射特性，Maxim的芯片还将并行数据显示过程中的所有切换操作都同步到时钟频率上，这个频率可以在3MHz到35MHz范围调节(对于一个既定应用，采用所允许的最低时钟频率以最小化电磁辐射)。另外，通过降低数据流本身引起的开关量，包括特殊的编码和串行输出的共模滤波，也有助于改善电磁兼容性。光纤接口也可以改善EMI，但这种方案存在其它问题，而且价格昂贵。

汽车电子论文范文第2篇

论文摘要：实时操作系统(RTOS)是复杂控制系统中必不可少的一部分，它能按照任务的优先级实现多任务调度，通过信号量、事件标志来实现任务的同步，消息队列和邮箱机制来实现任务之间的通讯，中断机制来实现突发事件的管理。较传统的前后台系统，它具有更高的实时性、稳定性。介绍了当前在国际汽车工业界日益占据主导地位的汽车电子开放式平台系统(OSEK/VDX)规范。介绍了NEC汽车电子专用实时操作系统RX850,列举了其他RTOS并分析了其优缺点，建立了基于RX850的RTOS软件开发平台，实现了汽车发动机控制模块任务的调度，并对RTOS的多任务进行了软仿，这对于复杂软件系统开发是非常有实际意义的。

引言

随着国内汽车电子产业的不断升级和研发投入不断加大，国内生产的汽车电子简单的ECU已经越来越普及，例如车载音响，仪表，车身控制BCM，动力转向EPS等等。越来越多的企业将精力投入到比较复杂的控制领域，比如发动机控制，防抱死系统(ABS)等，对于这些逻辑复杂、实时性和安全性高的控制任务，传统的前后台系统模式非实时处理的弊端越来越呈现，这就势必需要用到实时操作系统来管理这些任务。

OSEK标准是1993年德国汽车工业界联合推出了“汽车电子的开放式系统及接口软件规范”，即OSEK(opensystemandthecorrespondinginterfacesforautomotiveelectronics)。1994年法国汽车工业界的相似规范VDX(vehicledistributedexecutive)和OSEK规范合并，从而形成OSEK/VDX规范体系。当前OSEK标准已经成为汽车电子软件开发领域中的通用标准，旨在增强软件代码安全性、移植性，减少软件开发周期。

目前，市场上通用的开源RTOS有很多，比如μC/OS-Ⅱ，FreeRTOS，Linux-2.6等，但是这些核多半是用于通用领域或者安全性要求不太高的领域，如果将这些移植到汽车电子动力安全控制领域，是不太合时宜的；而且，这些核本身不是基于OSEK标准，如果引入OSEK标准，无疑加大了内核移植的难度。NEC电子的实时操作系统RX850是一款基于OSEK标准的汽车级专用RTOS，其内核的实时性已经得到第三方的专业测试。它已经被移植到了NEC芯片的集成开发环境PMPlus和GreenHills，客户只需要在IDE(IntegratedDevelopEnvironment)中编写脚本文件来配置RTOS即可通过编译，使得客户从底层驱动编写到RTOS任务调度轻松实现“无缝结合”，大大缩短了RTOS移植的开发周期。本文建立了基于NEC电子32位车身专用芯片V850/Fx3的软件平台，并介绍了如何实现RX850操作系统的配置，以发动机控制模块为控制模型来实现多任务的实时调度，最后通过软仿工具来分析该内核的效率和任务调度的实时性。

一、系统平台介绍

本系统采用NEC电子的32位车身专用芯片V850/Fx3系列，V850是NEC电子的32位微处理器核，5级流水线控制，内部32个32位寄存器，乘法/除法指令，数据空间支持最大4GB线性寻址能力，代码空间支持64M线性寻址能力，内部1MB的codeflash,60KB的RAM空间，32KB的dataflash用作EEPROM模拟。

基于OSEK标准的RX850实时操作系统符合以下标准：操作系统规范(OSEKOS)、通信规范(OSEKCOM)、网络管理规范(OSEKNM)和OSEK实现语言(OSEKOIL)。其中OSEKOS是针对汽车应用特点而专门制定的一个小型RTOS规范，着重以下几个方面：(1)可移植性，所有API都是标准化的并且在功能上都有明确的定义；(2)可扩展性，OSEKOS旨在通用于任何类型的ECU，因此一方面系统要高度的模块化，另一方面又要能进行灵活的配置；(3)汽车应用的特定需求，诸如可靠性、实用性和代价敏感性等。相应的，OSEKOS静态配置可以通过OS2EKOIL语言实现，用户在系统生成时静态制定任务的个数、需要的资源和系统服务。OSEKCOM为通信网络中的数据交换提供了标准的接口和协议。OSEKNM为监视网络的流量提供了一组标准的功能函数，以保证网络的安全性和可靠性。

二、RX850内核配置

由于RX850已经被嵌入到IDE，因此用户直接编写内核脚本文件即可，下面介绍如何来配置内核。

1．系统时钟设置

clkhdrINTTM0EQ0//选定TimerM为时间片中断源

2．堆栈设置

RX850的堆栈分为系统堆栈和任务堆栈，

POOL0功能:系统基本表信息、准备队列、每个管理块、任务堆栈、中断句柄堆栈（系统堆栈）、可变长度内存、不变长度内存。

POOL1功能:任务堆栈、中断句柄堆栈（系统堆栈）、可变长度内存、不变长度内存。

POOL0和POOL1都可以作为任务堆栈，即使没有POOL1也可以。配置如下：

intstk0x400:pool0//系统堆栈大小为0x400

tskTSK1_TSK10x050:pool10x06TTS_DMT0x00ei//TSK_ID_1ms任务堆栈大小0x50

3．允许最大优先级任务数

maxpri0x1f//允许最大优先级任务数为0x1f

4.信号量设置

semSem_Task10x00//设置了信号量Sem_Task1为0

semSem_Task20x00//设置了信号量Sem_Task2为0

5．事件标志设置

flgflg_Task1//设置了事件标志flg_Task1

flgflg_Task2//设置了事件标志flg_Task2

5．邮箱设置

mbxID_Task1TA_MPRI//设置Task1的邮箱

mbxID_Task2TA_MPRI//设置Task2的邮箱

6．中断设置

RX850的中断分为直接中断和间接中断两种，直接中断不受RX850制约的中断句柄，理论上接近硬件中断的速度，其缺点是需要用户自己写中断处理句柄，包括：(1).寄存器压栈；(2).换向，跳转到中断句柄的开始；(3).调用系统命令；(4).返回到调度；间接中断的中断句柄在RX850的中断预处理后才被启动，优点是简化了句柄处理过程，缺点是由于RX850的预处理降低了速度，其处理过程如下：

间接中断配置如下：

inthdrINTAD_AD_Interrupt//AD间接中断句柄配置

inthdrINTC1REC_CAN_Ch1RxInt//CAN间接中断句柄配置

7．固定/可变内存池设置

当系统需要交换较大的数据时，此时任务堆栈是不够用的，需要开辟一段内存来使用。RX850支持两种方式的内存配置，固定内存池和可变内存池。固定内存池由用户自定义内存池的大小，可变内存池根据实际应用系统动态的定义所需内存大小，配置如下：

mpfMPF_ID_MBX0x08:pool150

//固定内存以0x08字节为单位排列，大小为50*0x08;

mplMPL_ID_Task10x08:pool1

//可变内存0x08字节为单位排列

8．系统周期循环中断设置

cycCYC_INT_TIMER_CYC_IntTimerTCY_OFF10

//系统周期循环中断时间为10个时间片

以上完成了操作系统的配置，然后通过NEC的IDE即可生成操作系统的.s和.h文件，将此两个文件包含在工程文件中即可。超级秘书网

三、RX850软仿及结论

通过以上配置，选择发动机控制模块为对象，下面对RX850进行软仿。NEC电子提供专门的软仿工具AZ，在IDE中打开AZ。

通过上图可以很方便的看到每个任务的实时调度情况和CPU内核的使用效率。目前CPU的空闲率为94%，很多任务实际上没有被调用，用户可以根据实际情况将更多的功能模块放在API任务中来运行。软仿只能提供模拟的仿真，如果用户需要更精确的trace工具，则需要用硬仿来实现。

汽车电子论文范文第3篇

一、汽车电子操控和安全系统谈起

近几年来我国汽车工业增长迅速，发展势头很猛。因此评论界出现了一些专家的预测：汽车工业有可能超过IT产业，成为中国国民经济最重要的支柱产业之一。其实，汽车工业的增长必将包含与汽车产业相关的IT产业的增长。例如，虽然目前在我国一汽的产品中电子产品和技术的价值含量只占10%—15%左右，但国外汽车中电子产品和技术的价值含量平均约为22%，中、高档轿车中汽车电子已占30%以上，而且这个比例还在、不断地快速增长，预期很快将达到50%。

电子信息技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素，汽车（机动车）的动力性能、操控性能、安全性能和舒适性能等各个方面的改进和提高，都将依赖于机械系统及结构和电子产品、信息技术间的完美结合。汽车工程界专家指出：电子技术的发展已使汽车产品的概念发生了深刻的变化。这也是最近电子信息产业界对汽车电子空前关注的原因之一。但是，必须指出的是，除了一些车内音响、视频装备，车用通信、导航系统，以及车载办公系统、网络系统等车内电子设备的本质改变较少外，现代汽车电子从所应用的电子元器件（包括传感器、执行器、微电路等）到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的核心器件之一就是智能传感器（智能执行器、智能变送器）。

实际上，汽车电子已经经历了几个发展阶段：从分立电子元器件搭建的电路监测控制，经过了电子元器件或组件加微处理器构筑的各自独立的、专用的、半自动和自动的操控系统，现在已经进入了采用高速总线（目前至少有5种以上总线已开发使用），统一交换汽车运行中的各种电子装备和系统的数据，实现综合、智能调控的新阶段。新的汽车电子系统由各个电子控制单元（ECU）组成，可以独立操控，同时又能协调到整体运行的最佳状态。例如为使发动机处于最佳工作状态，就需要从吸入汽缸的空气流量、进气压力的测定开始，再根据水温、空气温度等工作环境参数计算出基本喷油量，同时还要通过节气门位置传感器检测节气门的开度，确定发动机的工况，进而控制，调整最佳喷油量，最后还需要通过曲轴的角速度传感器监测曲轴转角和发动机转速，最终计算出并发出最佳点火时机的指令。这个发动机燃油喷射系统和点火综合控制系统还可以与废气排放的监控系统和起动系统等组合，构筑成可使汽车发动机功率和扭矩最大化，而同时燃油消耗和废气排放最低化的智能系统。

还可以举一个安全驾驶方面的例子，出于平稳、安全驾驶的需要，仅只针对四个轮子的操控上，除了应用大量压力传感器并普遍安装了刹车防抱死装置（ABS）外，许多轿车，包括国产车，已增设了电子动力分配系统（EBD），ABS+EBD可以最大限度的保障雨雪天气驾驶时的稳定性。现在，国内外的一些汽车进一步加装了紧急刹车辅助系统（EBA），该系统在发生紧急情况时，自动检测驾驶者踩制动踏板时的速度和力度，并判断紧急制动的力度是否足够，如果需要，就会自动增大制动力。EBA的自控动作必须在极短时间（例如百万分之一秒级）内完成。这个系统能使200km/h高速行驶车辆的制动滑行距离缩短极其宝贵的20多米。针对车轮的还有分别监测各个车轮相对于车速的转速，进而为每个车轮平衡分配动力，保证在恶劣路面条件下各轮间具有良好的均衡抓地能力的“电子牵引力控制”（ETC）系统等。

从以上列举的两个例子可以清楚看到，汽车发展对汽车电子的一些基本要求：

1．电子操控系统的动作必须快速、正确、可靠。传感器（+调理电路）+微处理器，然后再通过微处理器（+功率放大电路）+执行器的技术途径已经不再能满足现代汽车的要求，需要通过硬件集成、直接交换数据和简化电路，并提高智能化程度来确保控制单元动作的正确性、可靠性和适时性。

2．现在几乎所有的汽车的机械结构部件都已受电子装置控制，但汽车车体内的空间有限，构件系统的空间更是极其有限。理想的情况当然是，电子控制单元应与受控制部件紧密结合，形成一个整体。因此器件和电路的微型化、集成化是不可回避的道路。

3．电子控制单元必须具有足够的智能化程度。以安全气囊为例，它在关键时刻必须要能及时、正确地瞬时打开，但在极大多数时间内气囊是处在待命状态，因此安全气囊的ECU必须具有自检、自维护能力，不断确认气囊系统的可正常运作的可靠性，确保动作的“万无一失”。

4．汽车的各种功能部件都有各自的运动、操控特性，并且，对电子产品而言，大多处于非常恶劣的运行环境中，而且各不相同。诸如工作状态时的高温，静止待命时的低温，高浓度的油蒸汽和活性（毒性）气体，以及高速运动和高强度的冲击和振动等。因此，电子元器件和电路必须要有高稳定、抗环境和自适应、自补偿调整的能力。

5．与上述要求同样重要，甚至有时是关键性的条件是，汽车电子控制单元用的电子元器件、模块必须要能大规模工业生产，并能将成本降低到可接受的程度。一些微传感器和智能传感器就是这方面的典范。例如智能加速度传感器，它不仅能较好地满足现代汽车的各项需要，而且因为可以在集成电路标准硅工艺线上批量生产，生产成本较低（几美元至十几或几十美元），所以在汽车工业中找到了自己最大的应用市场，反过来也有力地促进了汽车工业的电子信息化。

二、智能传感器：微传感器与集成电路融合的新一代电子器件

微传感器、智能传感器是近几年才开始迅速发展起来的新兴技术。在我国的报刊杂志上目前所使用的技术名称还比较含混，仍然笼统地称之为传感器，或者含糊地归纳为汽车半导体器件，也有将智能传感器（或智能执行器、智能变送器）与微系统、MEMS等都归入了MEMS（微机电系统）名称下的。这里介绍当前一些欧美专著中常用的技术名词的定义和技术内涵。

首先必须说明的是，在绝大多数情况下，本文大小标题及全文中所说的传感器其实是泛指了三大类器件：将非电学输入参量转换成电磁学信号输出的传感器；将电学信号转换成非电学参量输出的执行器；以及既能用作传感器又能用作执行器，其中较多的是将一种电磁学参量形式转变成另一种电磁学参量形态输出的变送器。就是说，关于微传感器、智能传感器的技术特性可以扩大类推到微执行器、微变送器-传感器（或执行器、或变送器）的物理尺度中至少有一个物理尺寸等于或小于亚毫米量级的。微传感器不是传统传感器简单的物理缩小的产物，而是基于半导体工艺技术的新一代器件：应用新的工作机制和物化效应，采用与标准半导体工艺兼容的材料，用微细加工技术制备的。因此有时也称为硅传感器。可以用类似的定义和技术特征类推描述微执行器和微变送器。

它由两块芯片组成，一是具有自检测能力的加速度计单元（微加速度传感器），另一块则是微传感器与微处理器（MCU）间的接口电路和MCU。这是一种较早期（1996年前后）的，但已相当实用的器件，可用于汽车的自动制动和悬挂系统中，并且因微加速度计具有自检能力，还可用于安全气囊。从此例中可以清楚看到，微传感器的优势不仅是体积的缩小，更在于能方便地与集成电路组合和规模生产。应该指的是，采用这种两片的解决方案可以缩短设计周期、降低开发前期小批量试产的成本。但对实际应用和市场来说，单芯片的解决方案显然更可取，生产成本更低，应用价值更高。

智能传感器（SmartSensor）、智能执行器和智能变送器-微传感器（或微执行器，或微变送器）和它的部分或全部处理器件、处理电路集成在一个芯片上的器件（例如上述的微加速度计的单芯片解决方案）。因此智能传感器具有一定的仿生能力，如模糊逻辑运算、主动鉴别环境，自动调整和补偿适应环境的能力，自诊断、自维护等。显然，出于规模生产和降低生产成本的要求，智能传感器的设计思想、材料选择和生产工艺必须要尽可能地和集成电路的标准硅平面工艺一致。可以在正常工艺流程的投片前，或流程中，或工艺完成后增加一些特殊需要的工序，但也不应太多。

在一个封装中，把一只微机械压力传感器与模拟用户接口、8位模-数转换器（SAR）、微处理器（摩托罗拉69HC08）、存储器和串行接口（SPI）等集成在一个芯片上。其前端的硅压力传感器是采用体硅微细加工技术制作的。制备硅压力传感器的工序既可安排在集成CMOS电路工艺流程之前，亦可在后。这种智能压力传感器的技术和市场都已成熟，已广泛用于汽车（机动车）所需的各式各样的压力测量和控制单元中，诸如各种气压计、喷嘴前集流腔压力、废气排气管、燃油、轮胎、液压传动装置等。智能压力传感器的应用很广，不局限于汽车工业。目前，生产智能压力传感器的厂商已不少，市售商品的品种也很多，已经出现激烈的竞争。结果是智能压力传感器体积越来越小，随之控制单元所需的接插件和分立元件越来越少，但功能和性能却越来越强，而且生产成本降低很快（现在约为几美元一只）。

顺便需要说说的是，在一些中文资料中，尤其是一些产品宣传性材料中，笼统地将SmartSensor(或device)和Intelligentsensor（或device）都称之为智能传感器，但在欧美文献中是有所差别的。西方专家和公众通常认为，Smart（智能型）传感器比Intelligent(知识型)的智慧层次和能力更高。当然，知识型的内涵也在不断进化，但那些只能简单响应环境变化，作一些相应补偿、调整工作状态的，特别是不需要集成处理器的器件，其知识等级太低，一般不应归入智能器件范畴。

相信大多数读者能经常接触到的，最贴近生活的智能传感器可能要算是用于摄像头、数码相机、摄像机、手机摄像中的CCD图像传感器了。这是一种非智能型传感器莫属的情况，因为CCD阵列中每个硅单元由光转换成的电信号极弱，必须直接和及时移位寄存、并处理转换成标准的图像格式信号。还有更复杂一些的，在中、高档长焦距（IOX）光学放大数码相机和摄像机上装备的电子和光学防抖系统，特别是高端产品中的真正光学防抖系统。它的核心是双轴向或3轴向的微加速度计或微陀螺仪，通过它监测机身的抖动，并换算成镜头的各轴向位移量，进而驱动镜头中可变角度透镜的移动，使光学系统的折射光路保持稳定。

微系统（Microsystem）和MEMS（微机电系统）-由微传感器、微电子学电路（信号处理、控制电路、通信接品等）和微执行器构成一个三级级联系统、集成在一个芯片上的器件称之为微系统。如果其中拥有机械联动或机械执行机构等微机械部件的器械则称之为MEMS。

MEMS芯片的左侧给出的是制备MEMS芯片需要的基本工艺技术。它的右侧则为主要应用领域列举。很明显，MEMS的最好解决方案也是选用与硅工艺兼容的材料及物理效应、设计理念和工艺流程，也即采用常规标准的CMOS工艺与二维、三维微细加工技术相结合的方法，其中也包括微机械结构件的制作。

微传感器合乎逻辑的发展延伸是智能传感器，智能传感器自然延伸则是微系统和MEMS，MEMS的进一步发展则是能够自主接收、分辨外界信号和指令，进而能独立、正确动作的微机械（Micromachines）。现在，开发成功、并已有商业产品的MEMS品种已不少，涵盖图4所示的各大领域。其中包括全光光通信和全光计算机的关键部件之一的二维、三维MEMS光开关。

汽车电子论文范文第4篇

随着汽车电子向网络化、智能化、舒适化趋势发展的不断深入，半导体在汽车电子化中的应用规模及其作用越来越引起关注，整个行业对MCU、传感器、模拟IC等关键半导体元器件也提出更多挑战。

挑战一：海量应用带来管理复杂度提高

勿庸置疑，高速成长的汽车电子领域使得半导体器件大有用武之地，然而半导体器件的大量使用也会给系统管理带来很多挑战。“单就MCU而言，在1996年，典型的汽车仅有6个MCU，到2008年，高档汽车应用MCU的数量会超过100个，这无疑使管理复杂性大大增加。”飞思卡尔全球汽车电子战略市场经理StephanLehmann表示。Lehmann认为，汽车智能化的设计理念将不断深入，包括技术合作和开放的标准，鼓励即插即用的软件模块以及跨企业领域的技术合作环境。

“车身有很多的位置需要控制和监测，而且有很多地方的节点是非常集中的，应该把发动机、动力传动系统、感应点等分为几个ECU(电子控制单元)网络，各ECU间通过总线相连，来进行分布式控制。”飞思卡尔德国公司汽车系统工程部经理RainerMakowitz介绍。飞思卡尔德国公司的总部位于慕尼黑，贴近世界顶尖级汽车制造商宝马、奥迪、奔驰的设计和制造中心，可谓“近水楼台”，因此在车身控制、车载信息娱乐、安全系统、动力传动系统等领域也走在世界前列。

分布式车身控制系统基于CAN/LIN总线，ECU将通过CAN总线提供稳定、可靠的低成本网络连接；电机、开关、传感器和车灯等则通过LIN进行网络连接。另外，Makowitz还谈到，车身控制需要更高的集成度，通过飞思卡尔专有的SmartMOS技术，设计人员可以将模拟、功率器件和数字电路集成在一起，从而提供更好的性能调节、简化设计，并节省电路板空间。

挑战二：自预警对传感器提出新需求

图像传感器和雷达技术可以为司机提供自我预警功能。Lehmann认为，新的传感需求是当前汽车电子面临的第二个挑战，对于这一功能的实现，他指出几个关键点：“车身需要安装有多个传感器，雷达器件成本的降低是一个关键因素，同时两种不同传感器的数据是可融合的。”此外，在降低成本方面，他还提到，可以用系统封装方案代替板级模块、采用标准化的卫星通讯，以及更高集成度解决方案。

以轮胎压力监测系统(TPMS)为例，Lehmann提到，美国要求在2007年8月前在所有出售的客车和轻型卡车上安装TPMS，预计未来5年轮胎传感器的需求量达到7亿只。他接着指出，飞思卡尔的TPMS解决方案MPXY8300由电容性压力传感元件、温度传感器、2轴加速度传感器、MCU、SMARTMOSRF发射器等组成，所有这些均被集成在一个小型封装内。

而半年前，飞思卡尔首次公布的使用硅锗(SiGe)技术的77GHz频带毫米波雷达射频芯片，正是用于在配备了车间距控制系统及预防碰撞安全系统(PrecrashSafetySystem)的汽车间进行间距检测。该芯片将发射器数量由原来的3片降到单片，并采用了专为雷达设计的FirstPower架构MCU，其成本仅有采用GaAs技术的1/4，使大批量使用成为可能。Lehmann透露，该芯片会用在2010年前后推出的汽车上。

挑战三：性能、成本驱使MCU架构升级

该行业对更多处理器及更强处理性能的需求渐趋明显。Lehmann给出了这样一组数据：2008年，汽车内的ECU单元数预计将增加到60个，这需要处理器速度达到2000MHz，MCU要具备19MB可编程存储器和1.25MB数据存储器，晶体管数量更将高达3.4亿。然而，高性能并不意味着成本的无约束，Lehmann称要提供买得起的高性能产品。

Lehmann进一步指出，新算法的采用对MCU提出了创新要求，要增加了单指令多数据(SIMD)DSP能力，同时，需要为大数据吞吐量和通信的优化提供更加智能的MCU架构，以及面向多核架构的有效工具和深入了解。

在16位MCU产品方面，飞思卡尔微控制器部门IC设计中心经理JoachimKrücken指出，飞思卡尔的S12系列MCU提供高性能和低成本兼容的产品。按照他公布的演进路线图，2007年飞思卡尔将会推出支持更高性能的S12XF系列、S12XE系列，以及成本优化的S12XS系列，并将在未来一两年内进一步推出外设更加简化、成本最优化的S12P系列，以超低成本支持LIN/CAN网络。

Krücken介绍，S12系列MCU性能的提升主要在几个方面：一是总线速度的提升，例如S12典型的总线速度为25MHz，到S12XD时的40MHz，再到S12XE的50MHz；二是CPU性能的提升，S12XD在S12的基础上，进一步采用了更快速的乘法器、存储访问方式在整个系列中保持一致(Globalpaging)和更多16位操作，而S12XE又在S12XD上加入了同步不可屏蔽中断(SYSnon-maskableinterrupt)；三是内建可提供高达100MIPS额外处理能力的XGATE协处理器模块；四是外设的增强。

以S12XEMCU系列为例，升级产品拥有更多的存储器选择，如S12XEP100将存储器容量提高到1MB，显著提高了MCU在各种应用中的性能，包括中央车身控制、仪表检测、车门模块和底盘节点。同时，S12XE系列包括一个存储器保护单元(MPU)，用于防止软件中的系统错误，这项特性在汽车设计中非常关键。XGATE协处理器模块提供多种功能，比如显示驱动、先进脉冲调制(PWM)功能和中断处理，可以显著降低CPU的负荷，使CPU能够集中资源运行关键的系统活动，从而缩短响应时间。

32位MCU产品方面，飞思卡尔和ST联合致力于PowerPC在汽车电子应用中的标准化工作，加强PowerPC的实用性，适用于动力传动系统、车身与底盘控制以及安全系统应用。基于PowerPC架构的MPC5561集成了高性能处理功能、闪存和行业标准接口，如FlexRay协议，适用于高级汽车安全应用，目前已应用于BMW自适应驾驶系统。Lehmann称：“这是市场第一个且目前在路上运行的解决方案。”MPC5561还包括一个单指令多数据流(SIMD)引擎，支持信号处理和浮点运算密集的应用。

挑战四：“零缺陷”的可靠性

汽车电子论文范文第5篇

汽车电子化是建立在电子学的发展基础之上，从真空管、晶体管、集成电路、大规模集成电路到超大规模集成电路的技术进步，出现了计算机等各种各样的电子装置，汽车电子化也随着逐年的深化与发展，而且有的汽车电子装置占整车造价的1／3，高级轿车有的就装几十个微控器、上百个传感器。电子化的程度可以说是衡量汽车高档与否的主要标志。

20世纪50年代，人们开始在汽车上安装电子管收音机，这是电子技术在汽车上应用的雏形。1959年晶体管收音机问世后，很快在汽车上得到了应用。60年代，汽车上应用了硅整流交流发电机和晶体管调节器，到60年代中期，汽车上开始采用晶体管电压调节器和晶体管点火装置。但更多地应用电子技术则是在70年代以后，主要是为解决汽车安全、污染和节油3大问题。进入70年代后期，电子工业有了长足的进步，特别是集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路技术得到了巨大发展，微机在汽车上的应用，给汽车工业带来了划时代的变革。

20世纪90年代，汽车电子技术进入了其发展的第三个阶段，这是对汽车工业的发展最有价值、最有贡献的阶段，超微型磁体、超高效电机及集成电路的微型化，为汽车上的集中控制提供了基础。目前汽车电子技术已发展到第四代，即包括电子技术（含微机技术）、优化控制技术、传感器技术、网络技术、机电一体化耦合交叉技术等综合技术的小系统，并且早已从科研阶段进入了商品生产的成熟阶段。

汽车电子技术主要包括硬件和软件方面的内容：硬件包括微机及其接口、执行部件、传感器等；软件主要是以汇编语言及其他高级语言编制的各种数据采集、计算判断、报警、程控、优化控制、监控、自诊断系统等程序。

微机是整个系统的核心，负责指挥其他设备工作。目前汽车上用的微机以通用单片机和高抗干扰及耐振的汽车专用微机为主，其速度和精度要求不像计算用微机高，但抗干扰性能较强，能适应汽车振动大等恶劣的工作环境。有的由单机控制（即一个微机控制一个项目，如控制点火）向集中控制发展，而汽车集中控制也由原来的多个计算机通信向网络化管理过渡。

2汽车电子控制理论发展概况

汽车电子控制理论基础，是“汽车电子技术”中的难点和重点。利用自动控制理论而建立的开环、闭环、最优、自适应控制系统，在汽车优化控制中都有采用。建立这些控制系统时，首先对汽车某个系统，如点火提前角优化控制系统进行系统辨识，建立数学模型，然后采用相应的控制方法进行优化控制。但是发动机本身结构比较复杂，影响点火的因素较多，理论推导优化点火状态下的数学模型比较困难。因此，一般采用实验方法找出各种工况下的最佳点火提前角，然后存入微机内存。在实行控制过程中，微机不断检测发动机的工况，用查表的方法，查出该工况下的最佳点火提前角，进行修正后再通过微机接口、放大电路去控制点火，这是目前国外应用较多的优化控制方法。

此外，目前应用较成熟的另一种方法为自适应在线搜索法：他包括顶点保持法和登山法2种。该方法并不需要知道模型的原型，而是由微机在汽车运行中自行搜索最优工况，使控制接近或达到最优化。

模糊控制是近年来出现的新的控制理论，在汽车中也有所应用。模糊控制系统也是一种自动控制系统，他是以模糊数、模糊语言形式的知识表示和模糊逻辑推理为理论基础，采用计算机控制技术构成的一种具有闭环结构的数字控制系统。模糊逻辑从含义上比其他传统逻辑更接近人类的思想和自然语言。

3网络技术在汽车中的应用

3.1网络技术在汽车内部的应用

比较高级的汽车上装有几十个微机控制器、上百个传感器。这就给汽车进行网络应用提供了条件，而且解决了汽车一直存在集中控制和分散控制的矛盾。所谓分散控制就是汽车上的一个部件如点火或喷油，用一个微控器进行控制，这是微机在汽车上应用的起始。后来发展到汽车集中控制系统，包括完全集中控制系统，如美国的通用汽车公司采用一个微机系统分别控制汽车防滑制动、牵引力控制、优化点火、超速报警、自动门锁和防盗等；分级控制系统，如日产公司的分级控制系统，用1台中央控制计算器分别指挥4台微机，分别控制防滑制动、优化点火、燃油喷射、数据传输等；分布集中控制系统，他是根据汽车的各大部分而进行分块集中控制，如发动机、底盘、信息、显示和报警等几大件控制系统，如日本五十铃生产的汽车I-TEC系统，他对发动机的点火、燃油喷射、怠速及废气再循环进行集中控制。上述各种类型的控制都。

有优缺点，但网络在汽车上应用后，就可发挥各型控制的优点，克服了他们的缺点。例如集中控制和分散控制的最大问题是可靠性问题，如完全集中控制，一旦微机出现故障全车瘫痪。采用网络技术后，不但共用所有传感器，还可以共用其他设备，如进行了环形网控制，几十个微机，就是个别出现问题，整车还可以正常运行。所以网络在汽车应用中不但增加了许多功能，而且还大大增加了可靠性。

为适应汽车网络控制的需要，更好地在各控制系统之间完成交流信息、协调控制、共享资源及标准化与通用化，世界各国都在积极合作，进行汽车局域网的研究与开发。国外在网络标准的制定以及符合网络通信标准的微处理器、通信协议等方面都已经有了成果。网络标准方面有Bosch公司制定的控制器局域网络（CAN）协议和Intel推出的SAEJ18065网络标准。又如Philips，Intel，Motorola等公司推出了符合网络相关协议的微处理器产品。同时，为整合各种标准，一份有关汽车网络的国际标准正在国际标准化组织起草。

3.2网络技术在汽车外部的应用

汽车上网系统，是一种无线的网络结构。通过他，人们在驾驶汽车时就可以像在家一样进行上网、发E-mail等所有网上操作。目前不少公司在进行这方面的工作，如IBM公司和Motorola公司已合作开发车用无线Internet技术，这项技术将使驾驶员和乘客能够在车上发送电子邮件以及从事网上各种活动，如电子商务和网上购物、查看股市行情和天气预报等。另外Microsoft公司新推出了专门为“车上网”设计的AutoPC软件，采用WindowsCE操作系统，他具有交互式语言识别等各种多媒体功能。这种功能能够有效地保障汽车行车安全，因为他可以让汽车驾驶员在手不离方向盘、眼不离行驶前方的情况下，与PC机系统交换各种信息，例如行车前方的交通状况有无塞车，最短时间导航等；也可以通过他在车上收发E-mail、打网络电话和其他上网活动。通用公司不但开发了“车上网”系统，而且还装有车载自动化办公系统。由于该系统采用了超高速光纤串行数据通道（MML），因此具有多路的数字式影音能力，可以有效地调控多信道大容量的输入、输出信号，例如CD、DVD、显示器、电视接收天线、音响和全球卫星定位导航系统都可以和该系统交换信息。

4汽车传感器的发展趋势

车用传感器是促进汽车高档化、电子化、自动化发展的关键技术之一，世界各国对车用传感器的研究开发、提高性价比都非常重视。“没有传感器技术就没有现代汽车”的观点现在已被全世界所公认。汽车电子化越发达，自动化程度越高，对传感器依赖性就越大，所以，国内外都将车用传感器技术列为重点发展的高技术。

汽车现代传感器总的发展趋势是：多功能化、集成化、智能化、微型化，其技术的发展方向是：

(1)开展基础研究，发现新现象、采用新原理、开发新材料和采用新工艺；

(2)扩大传感器的功能与应用范围。

4.1发现新现象

利用物理现象、化学反应和生物效应等是各种传感器的基本原理，所以发现新现象与新效应是现代传感器发展的重要基础。

4.2开发新材料

功能材料是发展传感器技术的另一个重要基础。由于材料科学的进步，在制造各种材料时，人们可以任意控制他的成份，从而可以设计与制造出各种用于传感器的功能材料。例如控制半导体氧化物的成份，可以制造出各种气体传感器；光导纤维用于传感器是传感器功能材料的一个重大发现；有机材料作为功能材料，正引起国内外汽车电子化专家的极大关注。

4.3采用新工艺

传感器的敏感元件性能除了由其功能材料决定外，还与其加工工艺有关。随着半导体、陶瓷等新型材料用于传感器敏感元件，许多现代先进制造技术也引入汽车传感器制造技术，例如集成技术，微细加工技术，离子注入技术，薄膜技术等，能制作出性能稳定、可靠性高、体积小、重量轻的微型化敏感元件。近年来从半导体集成电路技术发展而来的微电子机械系统（MEMS）技术日渐成熟，利用这一技术可以制作各种能敏感和检测力学量、磁学量、热学量、化学量和生物量的微型传感器，这些传感器的体积和能耗小，可实现许多全新的功能，便于大批量和高精度生产，单件成本低，易构成大规模和多功能阵列，这些特点使得他们非常适合于汽车方面的应用。

20世纪80年代初，微型压阻式多路绝对压力传感器开始大批量生产，取代了早期采用LVDT技术的压力传感器。80年代中期微型加速度传感器开始用于汽车安全气囊，他们是到目前为止大量生产的、并在汽车中得到广泛应用的微型传感器。然而微型传感器的大规模应用势必将不限于发动机燃烧控制和安全气囊，在未来5～7年内包括发动机运行管理、废气与空气质量控制、ABS、车辆动力的控制、自适应导航、车辆行驶安全系统在内的应用将为MEMS技术提供广阔的市场。

4.4研究多功能集成传感器

研究多功能集成传感器是传感器发展的一个重要方向，即在一个芯片上集成多种功能敏感组件和同一功能的多个敏感组件。例如日本研制出复合压阻传感器，一个芯片可同时检测汽车压力与温度。

4.5研究智能式传感器

智能传感器是一种带微型计算机兼有检测、判断、信息处理等功能的传感器。与传统传感器相比，他具有很多特点。例如，他可以确定传感器工作状态，对测量资料进行修正，以便减少环境因素如温度引起的误差；用软件解决硬件难以解决的问题；完成资料计算与处理工作等等。世界各国都在车用传感器硬件的基础上，努力用软件来解决汽车电气干扰大、环境差（温度高、温度梯度大、污染厉害等）等问题造成的对汽车参数测量的影响。而且智能式传感器精度高、量程覆盖范围大、输出信号大、信噪比高、抗干扰性能好，有的还带有自检功能。不少汽车大公司在该方面进行研制与开发，并取得了成就和应用。

化发展概况

汽车电子化是建立在电子学的发展基础之上，从真空管、晶体管、集成电路、大规模集成电路到超大规模集成电路的技术进步，出现了计算机等各种各样的电子装置，汽车电子化也随着逐年的深化与发展，而且有的汽车电子装置占整车造价的1／3，高级轿车有的就装几十个微控器、上百个传感器。电子化的程度可以说是衡量汽车高档与否的主要标志。

20世纪50年代，人们开始在汽车上安装电子管收音机，这是电子技术在汽车上应用的雏形。1959年晶体管收音机问世后，很快在汽车上得到了应用。60年代，汽车上应用了硅整流交流发电机和晶体管调节器，到60年代中期，汽车上开始采用晶体管电压调节器和晶体管点火装置。但更多地应用电子技术则是在70年代以后，主要是为解决汽车安全、污染和节油3大问题。进入70年代后期，电子工业有了长足的进步，特别是集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路技术得到了巨大发展，微机在汽车上的应用，给汽车工业带来了划时代的变革。

20世纪90年代，汽车电子技术进入了其发展的第三个阶段，这是对汽车工业的发展最有价值、最有贡献的阶段，超微型磁体、超高效电机及集成电路的微型化，为汽车上的集中控制提供了基础。目前汽车电子技术已发展到第四代，即包括电子技术（含微机技术）、优化控制技术、传感器技术、网络技术、机电一体化耦合交叉技术等综合技术的小系统，并且早已从科研阶段进入了商品生产的成熟阶段。

汽车电子技术主要包括硬件和软件方面的内容：硬件包括微机及其接口、执行部件、传感器等；软件主要是以汇编语言及其他高级语言编制的各种数据采集、计算判断、报警、程控、优化控制、监控、自诊断系统等程序。

微机是整个系统的核心，负责指挥其他设备工作。目前汽车上用的微机以通用单片机和高抗干扰及耐振的汽车专用微机为主，其速度和精度要求不像计算用微机高，但抗干扰性能较强，能适应汽车振动大等恶劣的工作环境。有的由单机控制（即一个微机控制一个项目，如控制点火）向集中控制发展，而汽车集中控制也由原来的多个计算机通信向网络化管理过渡。

2汽车电子控制理论发展概况

汽车电子控制理论基础，是“汽车电子技术”中的难点和重点。利用自动控制理论而建立的开环、闭环、最优、自适应控制系统，在汽车优化控制中都有采用。建立这些控制系统时，首先对汽车某个系统，如点火提前角优化控制系统进行系统辨识，建立数学模型，然后采用相应的控制方法进行优化控制。但是发动机本身结构比较复杂，影响点火的因素较多，理论推导优化点火状态下的数学模型比较困难。因此，一般采用实验方法找出各种工况下的最佳点火提前角，然后存入微机内存。在实行控制过程中，微机不断检测发动机的工况，用查表的方法，查出该工况下的最佳点火提前角，进行修正后再通过微机接口、放大电路去控制点火，这是目前国外应用较多的优化控制方法。

此外，目前应用较成熟的另一种方法为自适应在线搜索法：他包括顶点保持法和登山法2种。该方法并不需要知道模型的原型，而是由微机在汽车运行中自行搜索最优工况，使控制接近或达到最优化。

模糊控制是近年来出现的新的控制理论，在汽车中也有所应用。模糊控制系统也是一种自动控制系统，他是以模糊数、模糊语言形式的知识表示和模糊逻辑推理为理论基础，采用计算机控制技术构成的一种具有闭环结构的数字控制系统。模糊逻辑从含义上比其他传统逻辑更接近人类的思想和自然语言。

3网络技术在汽车中的应用

3.1网络技术在汽车内部的应用

比较高级的汽车上装有几十个微机控制器、上百个传感器。这就给汽车进行网络应用提供了条件，而且解决了汽车一直存在集中控制和分散控制的矛盾。所谓分散控制就是汽车上的一个部件如点火或喷油，用一个微控器进行控制，这是微机在汽车上应用的起始。后来发展到汽车集中控制系统，包括完全集中控制系统，如美国的通用汽车公司采用一个微机系统分别控制汽车防滑制动、牵引力控制、优化点火、超速报警、自动门锁和防盗等；分级控制系统，如日产公司的分级控制系统，用1台中央控制计算器分别指挥4台微机，分别控制防滑制动、优化点火、燃油喷射、数据传输等；分布集中控制系统，他是根据汽车的各大部分而进行分块集中控制，如发动机、底盘、信息、显示和报警等几大件控制系统，如日本五十铃生产的汽车I-TEC系统，他对发动机的点火、燃油喷射、怠速及废气再循环进行集中控制。上述各种类型的控制都。

有优缺点，但网络在汽车上应用后，就可发挥各型控制的优点，克服了他们的缺点。例如集中控制和分散控制的最大问题是可靠性问题，如完全集中控制，一旦微机出现故障全车瘫痪。采用网络技术后，不但共用所有传感器，还可以共用其他设备，如进行了环形网控制，几十个微机，就是个别出现问题，整车还可以正常运行。所以网络在汽车应用中不但增加了许多功能，而且还大大增加了可靠性。

为适应汽车网络控制的需要，更好地在各控制系统之间完成交流信息、协调控制、共享资源及标准化与通用化，世界各国都在积极合作，进行汽车局域网的研究与开发。国外在网络标准的制定以及符合网络通信标准的微处理器、通信协议等方面都已经有了成果。网络标准方面有Bosch公司制定的控制器局域网络（CAN）协议和Intel推出的SAEJ18065网络标准。又如Philips，Intel，Motorola等公司推出了符合网络相关协议的微处理器产品。同时，为整合各种标准，一份有关汽车网络的国际标准正在国际标准化组织起草。

3.2网络技术在汽车外部的应用

汽车上网系统，是一种无线的网络结构。通过他，人们在驾驶汽车时就可以像在家一样进行上网、发E-mail等所有网上操作。目前不少公司在进行这方面的工作，如IBM公司和Motorola公司已合作开发车用无线Internet技术，这项技术将使驾驶员和乘客能够在车上发送电子邮件以及从事网上各种活动，如电子商务和网上购物、查看股市行情和天气预报等。另外Microsoft公司新推出了专门为“车上网”设计的AutoPC软件，采用WindowsCE操作系统，他具有交互式语言识别等各种多媒体功能。这种功能能够有效地保障汽车行车安全，因为他可以让汽车驾驶员在手不离方向盘、眼不离行驶前方的情况下，与PC机系统交换各种信息，例如行车前方的交通状况有无塞车，最短时间导航等；也可以通过他在车上收发E-mail、打网络电话和其他上网活动。通用公司不但开发了“车上网”系统，而且还装有车载自动化办公系统。由于该系统采用了超高速光纤串行数据通道（MML），因此具有多路的数字式影音能力，可以有效地调控多信道大容量的输入、输出信号，例如CD、DVD、显示器、电视接收天线、音响和全球卫星定位导航系统都可以和该系统交换信息。

4汽车传感器的发展趋势

车用传感器是促进汽车高档化、电子化、自动化发展的关键技术之一，世界各国对车用传感器的研究开发、提高性价比都非常重视。“没有传感器技术就没有现代汽车”的观点现在已被全世界所公认。汽车电子化越发达，自动化程度越高，对传感器依赖性就越大，所以，国内外都将车用传感器技术列为重点发展的高技术。

汽车现代传感器总的发展趋势是：多功能化、集成化、智能化、微型化，其技术的发展方向是：

(1)开展基础研究，发现新现象、采用新原理、开发新材料和采用新工艺；

(2)扩大传感器的功能与应用范围。

4.1发现新现象

利用物理现象、化学反应和生物效应等是各种传感器的基本原理，所以发现新现象与新效应是现代传感器发展的重要基础。

4.2开发新材料

功能材料是发展传感器技术的另一个重要基础。由于材料科学的进步，在制造各种材料时，人们可以任意控制他的成份，从而可以设计与制造出各种用于传感器的功能材料。例如控制半导体氧化物的成份，可以制造出各种气体传感器；光导纤维用于传感器是传感器功能材料的一个重大发现；有机材料作为功能材料，正引起国内外汽车电子化专家的极大关注。

4.3采用新工艺

传感器的敏感元件性能除了由其功能材料决定外，还与其加工工艺有关。随着半导体、陶瓷等新型材料用于传感器敏感元件，许多现代先进制造技术也引入汽车传感器制造技术，例如集成技术，微细加工技术，离子注入技术，薄膜技术等，能制作出性能稳定、可靠性高、体积小、重量轻的微型化敏感元件。近年来从半导体集成电路技术发展而来的微电子机械系统（MEMS）技术日渐成熟，利用这一技术可以制作各种能敏感和检测力学量、磁学量、热学量、化学量和生物量的微型传感器，这些传感器的体积和能耗小，可实现许多全新的功能，便于大批量和高精度生产，单件成本低，易构成大规模和多功能阵列，这些特点使得他们非常适合于汽车方面的应用。

20世纪80年代初，微型压阻式多路绝对压力传感器开始大批量生产，取代了早期采用LVDT技术的压力传感器。80年代中期微型加速度传感器开始用于汽车安全气囊，他们是到目前为止大量生产的、并在汽车中得到广泛应用的微型传感器。然而微型传感器的大规模应用势必将不限于发动机燃烧控制和安全气囊，在未来5～7年内包括发动机运行管理、废气与空气质量控制、ABS、车辆动力的控制、自适应导航、车辆行驶安全系统在内的应用将为MEMS技术提供广阔的市场。

4.4研究多功能集成传感器

研究多功能集成传感器是传感器发展的一个重要方向，即在一个芯片上集成多种功能敏感组件和同一功能的多个敏感组件。例如日本研制出复合压阻传感器，一个芯片可同时检测汽车压力与温度。