近年來(lái)，受益于物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展、工業(yè)4.0對(duì)自動(dòng)化設(shè)備需求的增長(zhǎng)及汽車(chē)電子滲透率的提升等因素影響，MCU應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，全球MCU市場(chǎng)規(guī)模也不斷增長(zhǎng)。

MCU芯片已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備，包括汽車(chē)、工業(yè)、電信、醫(yī)療和消費(fèi)電子等，其中汽車(chē)市場(chǎng)占據(jù)30.13%的份額。車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片是汽車(chē)電子不可或缺的核心元器件。

今天我們就來(lái)了解一下什么是MCU，其在智能電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中有哪些應(yīng)用呢？

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? 一、什么是MCU

微控制單元，英文為Microcontroller Unit，簡(jiǎn)稱(chēng)MCU，又稱(chēng)單片微型計(jì)算機(jī)(Single Chip Microcomputer )或單片機(jī)，是把中央處理器（Central Process Unit；CPU）的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減，并將內(nèi)存(memory)、計(jì)數(shù)器(Timer)、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動(dòng)電路都整合在單一芯片上，形成芯片級(jí)計(jì)算機(jī)，為不同的應(yīng)用場(chǎng)合做不同組合控制。

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二、MCU結(jié)構(gòu)

MCU主要由中央處理器CPU、存儲(chǔ)器（ROM和RAM）、輸入輸出I/O接口、串行口、計(jì)數(shù)器等構(gòu)成。

CPU：Central Processing Unit，中央處理器，是 MCU 內(nèi)部的核心部件，運(yùn)算部件能完成數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳送操作，控制部件則按照一定時(shí)序協(xié)調(diào)工作，分析并執(zhí)行指令。

ROM：Read-Only Memory，是程序存儲(chǔ)器，用來(lái)存放由制造廠家寫(xiě)好的程序，信息以非破壞方式讀取，所保存的數(shù)據(jù)在掉電時(shí)不會(huì)消失，MCU根據(jù)預(yù)先編制的程序進(jìn)行處理。

RAM：Random Access Memory，是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，與 CPU 直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，掉電后該數(shù)據(jù)不能保持。程序運(yùn)行時(shí)可隨時(shí)寫(xiě)和讀，一般用作操作系統(tǒng)或者其他運(yùn)行程序臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。

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三、MCU的分類(lèi)有哪些

按用途——可分為通用型MCU和專(zhuān)用型MCU，其中通用型是指將可開(kāi)發(fā)的資源(ROM、RAM、I/O、 EPROM)等全部提供給用戶(hù)的MCU；專(zhuān)用型MCU是指硬件及指令是按照某種特定用途而設(shè)計(jì)，例如錄音機(jī)機(jī)芯控制器、打印機(jī)控制器、電機(jī)控制器等。

按其基本操作處理的數(shù)據(jù)位數(shù)——根據(jù)總線或數(shù)據(jù)暫存器的寬度，單片機(jī)又分為1位、4位、8位、16位、32位甚至64位單片機(jī)。

按存儲(chǔ)器類(lèi)型——可分為無(wú)片內(nèi)ROM型和帶片內(nèi)ROM型兩種。

按存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)——MCU根據(jù)其存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)可分為哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)和馮諾依曼(Von Neumann)結(jié)構(gòu)。

按指令結(jié)構(gòu)——根據(jù)指令結(jié)構(gòu)又可分為CISC(Complex Instruction Set Computer,復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī))和RISC(Reduced Instruction Set Comuter,精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)微控制器)

四、車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片的重要性

車(chē)規(guī)級(jí)芯片作為汽車(chē)電子系統(tǒng)中的核心部件，對(duì)汽車(chē)安全和可靠性有著重要的影響。車(chē)規(guī)級(jí)芯片的質(zhì)量不僅關(guān)系到整個(gè)汽車(chē)系統(tǒng)的性能，還直接關(guān)系到駕駛員和乘客的安全。首先，車(chē)規(guī)級(jí)芯片具有高可靠性和安全性，能夠在各種復(fù)雜的工作環(huán)境下穩(wěn)定工作，有效防止車(chē)輛因芯片故障而導(dǎo)致的安全事故。其次，車(chē)規(guī)級(jí)芯片可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的智能化和互聯(lián)化，為駕駛員和乘客提供更加便捷、舒適和安全的出行體驗(yàn)。

五、MCU在智能電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用

MCU在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，例如前表就是從車(chē)身附件、動(dòng)力系統(tǒng)、底盤(pán)、車(chē)載信息娛樂(lè)、智能駕駛等板塊都得到了應(yīng)用。

電動(dòng)化：

1、電池管理系統(tǒng)BMS：BMS需要對(duì)充放電、溫度、電池間均衡進(jìn)行控制，主控板需要一顆MCU，每個(gè)從控板也需要一顆MCU；

2、整車(chē)控制器VCU：電動(dòng)汽車(chē)能量管理需要增加整車(chē)控制器，同時(shí)需要配備32位高階MCU，其數(shù)量根據(jù)各廠的方案不同而不同；

3、引擎控制器/變速箱控制器：存量替換，電動(dòng)汽車(chē)逆變器控制MCU替代油車(chē)的引擎控制器，因電機(jī)轉(zhuǎn)速高，需通過(guò)減速器進(jìn)行減速，它所安裝MCU控制芯片代替油車(chē)變速箱控制器。

智能化：

1、當(dāng)前國(guó)內(nèi)汽車(chē)市場(chǎng)還停留在L2高速滲透階段，從綜合成本與性能考慮，OEM增加ADAS功能仍然采用分布式架構(gòu)，隨裝載率提高，對(duì)傳感器信息處理的MCU也相應(yīng)增多。

2、由于座艙功能日益增多，更高新能的芯片作用越來(lái)越重要，對(duì)應(yīng)的MCU地位有所下降。

作者：曹天浩（黑龍江大學(xué)）

編輯：黃飛

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