籌碼下降

存在多年的半導(dǎo)體工廠仍然可以制造消費(fèi)、汽車、工業(yè)、軍事和航空航天設(shè)備，但隨著汽車變得越來(lái)越復(fù)雜，處理更多汽車功能和更智能半導(dǎo)體的需求意味著需要更多的芯片和電路板，或者我們需要更多高度集成的功能設(shè)備來(lái)處理拋給它們的各種任務(wù)。隨著吸引潛在購(gòu)車者的新娛樂(lè)、導(dǎo)航、安全和舒適系統(tǒng)的出現(xiàn)，這一挑戰(zhàn)影響了基本的汽車功能。

當(dāng)芯片向下時(shí)，推動(dòng)力向上，而這正是 Microchip Technology 這些天正在做的事情。通過(guò)強(qiáng)調(diào)高度集成的發(fā)動(dòng)機(jī)控制、定時(shí)、模擬功能和信息娛樂(lè)系統(tǒng)，Microchip Technology 將自己定位為汽車行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。Microchip Technology 已針對(duì)汽車需求推出更具針對(duì)性的產(chǎn)品線，從而在多個(gè)感興趣的領(lǐng)域?yàn)槠囍圃焐烫峁└鼜?qiáng)大的產(chǎn)品。這包括一系列處理器（從 8 位到 32 位）、新的信息娛樂(lè)設(shè)備、新的計(jì)時(shí)設(shè)備和新的前端模擬設(shè)備。擴(kuò)大的汽車推力有望吸引汽車制造商將新的、集成度更高的、有針對(duì)性的功能整合到一站式商店中，以實(shí)現(xiàn)輕松集成和即插即用功能。

舊學(xué)校到新學(xué)校

幾十年來(lái)，汽車在沒(méi)有任何固態(tài)技術(shù)的情況下運(yùn)行。磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)在沒(méi)有任何半導(dǎo)體的情況下工作。分配器蓋帽設(shè)定時(shí)間的粗略旋轉(zhuǎn)?；推髟跊](méi)有任何氧氣傳感器和噴射器的情況下混合空氣和燃料，甚至電壓調(diào)節(jié)器都是機(jī)械操作的，以保持汽車的電氣系統(tǒng)處于檢查狀態(tài)并為電池充電。人們也沒(méi)有那么嬌生慣養(yǎng)。沒(méi)有電動(dòng)門鎖、電動(dòng)車窗、加熱座椅、備用攝像頭或?qū)Ш较到y(tǒng)，娛樂(lè)系統(tǒng)是一個(gè)簡(jiǎn)單的 AM/FM 收音機(jī)。

今天的汽車配備了許多旨在減少溫室氣體排放和提高燃油效率的現(xiàn)代電子設(shè)備。由于現(xiàn)代引擎的復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)指標(biāo)具有挑戰(zhàn)性但必不可少。然而，平均而言，燃油經(jīng)濟(jì)性和發(fā)動(dòng)機(jī)排放的改善并不顯著?；旌蟿?dòng)力汽車只取得了適度的收益，如果燃煤發(fā)電廠為電動(dòng)汽車充電，清潔空氣（和水）的好處就沒(méi)有了。

如今，舒適、豪華、娛樂(lè)、自動(dòng)安全系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛的現(xiàn)代趨勢(shì)正在銷售汽車。這些都推動(dòng)了對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的處理器和嵌入無(wú)處不在的電子產(chǎn)品的需求。這包括發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱、通信系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、娛樂(lè)系統(tǒng)等基本操作所需的程序。

不僅僅是消費(fèi)品

與基本的消費(fèi)電子產(chǎn)品不同，汽車電子產(chǎn)品需要在更加惡劣的環(huán)境中生存。這包括更熱和更冷的溫度、過(guò)度的濕度和濕氣、持續(xù)的沖擊和振動(dòng)、可能暴露于苛刻的化學(xué)品和溶液，以及更好地抵抗 ESD、EMI 和電源波動(dòng)。因此，汽車級(jí)電子元件和芯片比客廳電視中使用的元件堅(jiān)固得多。

與航空電子系統(tǒng)一樣，汽車電子系統(tǒng)需要承受負(fù)載突降條件。雖然航空要求更為嚴(yán)格，但汽車電子產(chǎn)品需要反極性、過(guò)壓、過(guò)流和 ESD 保護(hù)。此外，汽車電子需要某種形式的冗余。例如，如果防抱死制動(dòng)系統(tǒng)控制器發(fā)生故障，制動(dòng)器仍然需要工作。如果發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器出現(xiàn)故障，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償并將自身置于“跛行回家”模式。如果接近或盲點(diǎn)檢測(cè)器出現(xiàn)故障，自檢和指示器需要提醒駕駛員。故障檢測(cè)和報(bào)告系統(tǒng)需要更強(qiáng)大，這滿足了對(duì)更專用和分布式處理器和通信網(wǎng)絡(luò)的要求。

與現(xiàn)代飛機(jī)中使用的電傳操縱系統(tǒng)一樣，CAN 和 LIN 等汽車網(wǎng)絡(luò)連接重要和非重要系統(tǒng)。這可以讓信息娛樂(lè)系統(tǒng)作為警報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行通信，以指示故障和服務(wù)需求。這也凸顯了對(duì)小型 8 位專用處理器到 32 位高端多核實(shí)時(shí)汽車計(jì)算機(jī)芯片的需求。Microchip Technology 助您一臂之力。

在低處

Microchip Technology 已擴(kuò)展其產(chǎn)品范圍，從簡(jiǎn)單的微控制器到具有汽車級(jí)組件的多核高端集成處理器。成熟的 8 位 PIC 和 AVR 架構(gòu)已被證明足夠堅(jiān)固、穩(wěn)健和靈活，足以處理滿足純數(shù)字和混合信號(hào)需求的許多專用任務(wù)。該系列的工作頻率范圍為 4MHz 至 64MHz，支持 4 至 70 條 I/O 線路，工作溫度范圍為 -40oC 至 +150oC。這些專用設(shè)備符合 AEC-Q100 規(guī)范，非常適合更簡(jiǎn)單的自主系統(tǒng)，如鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)控制、擋風(fēng)玻璃刮水器控制、電動(dòng)車窗和鎖等。

高達(dá) 128 KB 的代碼空間支持復(fù)雜和精密的專用任務(wù)，包括通信和信號(hào)處理。高達(dá) 16 KB 的 RAM 大小甚至允許這些架構(gòu)中可用的 16 位 A/D 轉(zhuǎn)換器監(jiān)控電流、溫度和實(shí)現(xiàn)自主甚至回退操作模式所需的其他線性值。例如，像8 位 PIC18F26K80-I/SO這樣的部件具有 24 條 I/O 線、閃存代碼存儲(chǔ)、片上 EEPROM、12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器、24MHz 操作以及 IIC、SPI 和 USART 通信全部采用 28 引腳 SOIC 封裝。此外，1.8V 至 5V 的電源電壓范圍使其能夠輕松集成到汽車電子設(shè)備中。

同樣， dsPIC33CK32MP205T-I/M4等 16 位部件的工作頻率高達(dá) 100MHz，包含定點(diǎn)和浮點(diǎn) DSP 模塊以及運(yùn)算放大器，非常適合更復(fù)雜的模擬信號(hào)處理。此外，單核 48 引腳部件為更復(fù)雜的應(yīng)用提供更大的馬力，例如防撞系統(tǒng)、安全氣囊聯(lián)鎖和控制、燃料和氧氣傳感器監(jiān)測(cè)，以及基本的發(fā)動(dòng)機(jī)控制和通信節(jié)點(diǎn)等不斷增長(zhǎng)的應(yīng)用。汽車通信網(wǎng)絡(luò)。

這些部件還具有 CAN 總線連接功能，可直接連接到汽車診斷網(wǎng)絡(luò)和 IIC、SPI、UART 和 I/O。此外，片上比較器允許這些部件在模擬電平超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)用作警報(bào)和警報(bào)指示器。

Microchip Technology 汽車高端 32 位 Arm ?核心處理器還具有 CAN 和 LIN 汽車網(wǎng)絡(luò)連接功能。憑借高達(dá) 384 KB 的 RAM 和高達(dá) 300MHz 的運(yùn)行頻率，這些處理器可以處理高分辨率平視顯示器、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、沉浸式技術(shù)，并將多種汽車功能結(jié)合在一起。此外，嵌入式以太網(wǎng)連接簡(jiǎn)化了眾多 Wi-Fi ?和藍(lán)牙?乘客通信的實(shí)施。高達(dá) M7 的處理速度和核心復(fù)雜性非常適合實(shí)時(shí)響應(yīng)接近檢測(cè)和碰撞檢測(cè)，以及安全氣囊展開(kāi)所需的所有互鎖。

更多信息娛樂(lè)

雖然通用汽車處理器可以針對(duì)信息娛樂(lè)應(yīng)用，但現(xiàn)代汽車電子產(chǎn)品的需求使得劃分功能變得更加容易，以利用專用處理器實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面和娛樂(lè)。媒體和觸覺(jué)接口管理、媒體集線器、USB 端口管理、遠(yuǎn)程信息處理和無(wú)線充電功能可以卸載到具有與其他汽車處理器相同的高速架構(gòu)和 DSP 功能的專用處理器。

16位和 32 位信息娛樂(lè)處理器卸載了關(guān)鍵的計(jì)時(shí)功能，并為交通警報(bào)、導(dǎo)航系統(tǒng)、音頻處理和控制、語(yǔ)音命令、機(jī)艙環(huán)境功能等提供了不太重要的功能。信息娛樂(lè)設(shè)備還具有混合信號(hào)功能，可以與多處理器通信網(wǎng)絡(luò)中的其他處理器一起獨(dú)立或冗余地監(jiān)控數(shù)字信號(hào)和傳感器數(shù)據(jù)。

這不僅適用于娛樂(lè)。例如，擋風(fēng)玻璃投影平視顯示技術(shù)可以提醒司機(jī)注意他們?nèi)庋劭赡芸床坏降奈ｋU(xiǎn)。當(dāng)與導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合使用時(shí)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器可以識(shí)別道路在大雪覆蓋的小路上的位置。隨著 GPS 系統(tǒng)在惡劣天氣條件下為陌生道路上的駕駛員導(dǎo)航，這已成為一個(gè)更大的問(wèn)題。

汽車中的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)甚至可以這樣說(shuō)。高強(qiáng)度車頭燈可能會(huì)致盲。停著的汽車發(fā)出的警燈也可能是壓倒性的。VR 耳機(jī)可以過(guò)濾掉這些，同時(shí)增強(qiáng)駕駛員需要看到的東西，比如車道標(biāo)記或道路上的碎片。

線性界面

雖然許多混合信號(hào)處理器具有一些線性功能，但分立器件仍然可以派上用場(chǎng)，以幫助提高系統(tǒng)性能。憑借汽車級(jí)運(yùn)算放大器、數(shù)字電位器、D/A 和 A/D 轉(zhuǎn)換器以及電源監(jiān)控和調(diào)節(jié)，Microchip Technology 的汽車模擬產(chǎn)品組合不斷增加，以實(shí)現(xiàn)處理器和信號(hào)處理功能的邏輯分布。這可以通過(guò)將傳感器濾波器和放大器放置在更靠近連接器的位置并為處理器提供數(shù)據(jù)就緒值來(lái)幫助提高信號(hào)完整性。

開(kāi)發(fā)人員注意

工程師們會(huì)喜歡 Microchip Technology 的評(píng)估板和開(kāi)發(fā)工具的豐富可用性，它們?cè)试S對(duì)技術(shù)進(jìn)行快速測(cè)試和評(píng)估。此外，快速原型制作和新技術(shù)集成，再加上應(yīng)用說(shuō)明、教程和設(shè)計(jì)資源，可加快上市時(shí)間并減少設(shè)計(jì)迭代。

結(jié)論

集成電路（例如 Microchip Technology 提供的集成電路）可幫助設(shè)計(jì)工程師滿足對(duì)高級(jí)引擎、通信、安全和娛樂(lè)系統(tǒng)的需求。與 Microchip Technology 這樣的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者合作意味著設(shè)計(jì)工程師將不必為支持高級(jí)系統(tǒng)而爭(zhēng)先恐后地尋找零件。成熟的架構(gòu)和支持工程師隨時(shí)準(zhǔn)備推動(dòng)您的設(shè)計(jì)，而不是讓您發(fā)瘋。

審核編輯黃昊宇