汽车电子的嵌入式设计与发展方向

　　嵌入式系统是泛计算领域的重要组成部分，是嵌入式对象宿主体系中完成某种特定功能的专用计算机系统。嵌入式系统有体积小、低功耗、集成度高、子系统间能通信融合的优点。随着汽车技术的发展以及微处理器技术的不断进步，在汽车电子技术中得到了广泛应用。目前，从车身控制、底盘控制、发动机管理、主被动安全系统到车载娱乐、信息系统都离不开嵌入式技术的支持。

1 汽车嵌入式系统发展历程

　　嵌入式系统诞生于微型机时代，经历了漫长的独立发展的单片机道路[2]。嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。与嵌入式微处理器的发展类似，汽车嵌入式系统也可以分为三个发展阶段：

　　第一阶段： SCM(Single Chip Microcomputer)系统。以4位和低档8位微处理器为核心，将CPU和外围电路集成到一个芯片上，配置了外部并行总线、串行通讯接口、SFR模块和布尔指令系统。硬件结构和功能相对单一、处理效率低、存储容易小、软件结构也比较简单，不需要嵌入式操作系统。这种底层的汽车SCM系统主要用于任何相对简单、数据处理量小和实时性要求不高的控制场合，如雨刷、车灯系统、仪表盘以及电动门窗等。

图1 汽车嵌入式SoC系统结构

　　第二阶段：MCU(Micro Controller Unit)系统。以高档的8位和16位处理器为核心，集成了较多外部接口功能单元，如A/D转换、PWM、PCA、Watchdog、高速I/O口等，配置了芯片间的串行总线；软件结构比较复杂，程序数据量有明显增加。第二代汽车嵌入式系统能够完成简单的实时任务，目前在汽车电控系统中得到了最广泛的应用，如ABS系统、智能安全气囊、主动悬架以及发动机管理系统等。

　　第三阶段：SoC(System of Chips)系统。以性能极高的32位甚至64位嵌入式处理器为核心，在对海量离散时间信号要求快速处理的场合使用DSP作为协处理器。为满足汽车系统不断扩展的嵌入式应用需求，不断提高处理程度，增加存储容量与集成度。在嵌入式操作系统的支持下具有实时多任何处理能力，同时与网络的耦合更为紧密。汽车SoC系统是嵌入式技术在汽车电子上的高端应用，满足了现代汽车电控系统功能不断扩展、逻辑渐趋复杂、子系统间通信频率不断提高的要求，代表着汽车电子技术的发展趋势。汽车嵌入式SoC系统主要应用在混合动力总成、底盘综合控制、汽车定位导航、车辆状态记录与监控等领域。

2 汽车嵌入式SoC系统

　　2.1 技术特点

　　汽车嵌入式SoC系统是嵌入式系统向实时多任务管理、网络耦合与通信的高端应用过渡的产物，大大提高了汽车电子系统的实时性、可靠性和智能化程度。除了具备普通嵌入式系统的共有特性之外，它还具有以下几个优点：

　　（1） 对实时多任务管理有很强的支持能力，中断响应时间1~2μs;

　　（2） 具有很强的存储区保护功能；