如何解决汽车车身控制设计的三大挑战

　　汽车制造商面临着使汽车更安全、更智能及能效更高的挑战，这进而推动汽车电子技术的不断发展。电子产品一直是汽车内容中增长最快的部分，超过了机械、气动和水力。

　　嵌入式系统设计人员不断开发新的电子控制模块(ECM)，以实现满足驾驶人员希望的汽车功能。对更高安全性、舒适性、保密性以及驾驶人员信息应用的不断增长的需求是汽车电子增长的主要原因。这种增长同时受到消费者喜好和政府相关法规的激励，此外，由于全球市场竞争激烈，OEM对成本十分敏感。

　　基于闪存、高度集成的功率管理微控制器(MCU)不仅是ECM的基础，同时还可帮助嵌入式系统设计人员克服在实现新功能时所遇到的重大挑战。这些挑战范围广泛，从功耗和空间受限到用于诊断功能的ECM连接，同时还要保证成本效益。子系统供应商一直与自己的供应商合作开发可靠且具成本效益的创新性解决方案。利用具竞争力的解决方案来解决这些挑战是当前汽车嵌入式系统设计人员普遍采用的方法。

　　挑战一：满足功率预算

　　随着越来越多的电子产品渗入到汽车内部应用领域，ECM的数目不断增加，这使得汽车功率预算非常紧张。某些较高端的汽车甚至可能带有80多个ECM，这意味

着电流负载也在不断加重。克服这一挑战的方法之一是增大电池尺寸来满足不断提高的功率要求。然而，在空间有限，并且重量也是关键因素的环境中，采用更大尺寸的电池并不总是很好的折衷方案，因为它对燃油消耗方面有负面影响。

　　一种更好的替代方案是降低这些ECM模块在汽车引擎熄火时的功耗要求。随着汽车熄火时电源负载越来越多，如自动车门开启(Keyless Entry)和信息娱乐系统等，汽车OEM已开始收紧熄火时的功率预算，要求每个ECM的功率预算不超过1mA。功率管理微控制器系列可为嵌入式设计人员提高供有力的帮助，无需牺牲性能就能实现高价值的能效工作。

　　功率管理微控制器无需外部元件，为设计人员提供了片上闪存、最大的系统效率、更强的系统稳健性和最低的成本与板空间。多个功率管理模式为设计人员提供了在不同模式间切换，以及在应用软件中整合节能程序的灵活性。这些创新性解决方案被开发来让微控制器能够更高效地执行功率管理任务，是备受汽车嵌入式系统设计人员欢迎的有力工具。微控制器在其工作频率范围上提供灵活的功率管理技术正是设计人员所希望的。功率管理微控制器必须具有通用性，给予设计人员技术可行性、成本效益方面的多种选择，以解决与先进汽车车身控制系统可靠的低功率工作相关的复杂挑战。表1总结了微控制器的功率管理功能，可供设计人员为其车身控制电子模块选择微控制器系列时参考。

点击看原图

　　理想的微控制器系列应该为设计人员提供一个能够创建创新性节能程序的平台。该平台应该包括丰富的片上外设，比如可选振荡器和多个晶振模式、外部时钟模式、外部RC振荡器模式，以及可在软件控制下生成多个时钟频率的内部振荡器模块。图1即是一个基于功率管理微控制器的节能实例。

　　低功率和可靠工作是车身控制ECM开发的主要考虑事项。图2所示为功率管理微控制器实现灵活控制和最佳低功率工作以把总体电流消耗将成本减至最小并降低功耗所需要的功能范围。

点击看原图

　　用于可靠的低功率工作的主要片上构建模块包括一个内部振荡器、睡眠模式、上电复位(POR)功能、掉电复位(BOR)、器件复位定时器(DRT)以及上电复位定时器(PWRT)。内部振荡器对满足功率管理微控制器的必需性能要求至关重要。内部振荡器的性能可调，同时在电压和温度范围上具有稳定性，故可提供大量选择，从而让设计人员得以更严格地控制ECM的功耗，适应在线变化，减少外部元件数目，最终降低成本，提高性能。

　　在不活动期间，睡眠模式可把微控制器置于睡眠状态，将平均功耗降至最低，只在必需执行指定任务时才予以激活。DRT或PWRT都基于一个内部定时器，其使微控制器保持在复位状态，并留有足够的时间让电源电压和内部振荡器稳定。POR基于内部电路，可确保微控制器的电源电压在释放DRT之前达到最小电压值。当电源电压尖峰低于额定工作电压时，BOR通过使微控制器复位来确保微控制器的可靠工作。功率管理微控制器为设计人员提供了充分的灵活性，让他们能够针对自己的项目创建电流消耗最小化、功耗更低的嵌入式解决方案。

　　挑战二：在空间有限的环境中满足性能要求

　　车身控制ECM应用增长的主要原因是由于汽车制造商希望满足汽车目标开户的功能要求。而ECM增加的结果是可用空间越来越有限。设计人员期望微控制器的使用能够实现很高的片上外设集成度(包括数字和模拟)，以支持节省空间的总体目标。图3显示了利用当前市场上常见控制器系列可实现的片上外设范围。