Microchip 和不斷變化的汽車現實

籌碼下降

存在多年的半導體工廠仍然可以制造消費、汽車、工業(yè)、軍事和航空航天設備，但隨著汽車變得越來越復雜，處理更多汽車功能和更智能半導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備來處理拋給它們的各種任務。隨著吸引潛在購車者的新娛樂、導航、安全和舒適系統的出現，這一挑戰(zhàn)影響了基本的汽車功能。

當芯片向下時，推動力向上，而這正是 Microchip Technology 這些天正在做的事情。通過強調高度集成的發(fā)動機控制、定時、模擬功能和信息娛樂系統，Microchip Technology 將自己定位為汽車行業(yè)的領導者。Microchip Technology 已針對汽車需求推出更具針對性的產品線，從而在多個感興趣的領域為汽車制造商提供更強大的產品。這包括一系列處理器（從 8 位到 32 位）、新的信息娛樂設備、新的計時設備和新的前端模擬設備。擴大的汽車推力有望吸引汽車制造商將新的、集成度更高的、有針對性的功能整合到一站式商店中，以實現輕松集成和即插即用功能。

舊學校到新學校

幾十年來，汽車在沒有任何固態(tài)技術的情況下運行。磁電機點火系統在沒有任何半導體的情況下工作。分配器蓋帽設定時間的粗略旋轉。化油器在沒有任何氧氣傳感器和噴射器的情況下混合空氣和燃料，甚至電壓調節(jié)器都是機械操作的，以保持汽車的電氣系統處于檢查狀態(tài)并為電池充電。人們也沒有那么嬌生慣養(yǎng)。沒有電動門鎖、電動車窗、加熱座椅、備用攝像頭或導航系統，娛樂系統是一個簡單的 AM/FM 收音機。

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代電子設備。由于現代引擎的復雜性，實現這兩個指標具有挑戰(zhàn)性但必不可少。然而，平均而言，燃油經濟性和發(fā)動機排放的改善并不顯著?；旌蟿恿ζ囍蝗〉昧诉m度的收益，如果燃煤發(fā)電廠為電動汽車充電，清潔空氣（和水）的好處就沒有了。

如今，舒適、豪華、娛樂、自動安全系統和自動駕駛的現代趨勢正在銷售汽車。這些都推動了對越來越復雜的處理器和嵌入無處不在的電子產品的需求。這包括發(fā)動機和變速箱、通信系統、安全系統、娛樂系統等基本操作所需的程序。

不僅僅是消費品

與基本的消費電子產品不同，汽車電子產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、過度的濕度和濕氣、持續(xù)的沖擊和振動、可能暴露于苛刻的化學品和溶液，以及更好地抵抗 ESD、EMI 和電源波動。因此，汽車級電子元件和芯片比客廳電視中使用的元件堅固得多。

與航空電子系統一樣，汽車電子系統需要承受負載突降條件。雖然航空要求更為嚴格，但汽車電子產品需要反極性、過壓、過流和 ESD 保護。此外，汽車電子需要某種形式的冗余。例如，如果防抱死制動系統控制器發(fā)生故障，制動器仍然需要工作。如果發(fā)動機傳感器出現故障，發(fā)動機應進行補償并將自身置于“跛行回家”模式。如果接近或盲點檢測器出現故障，自檢和指示器需要提醒駕駛員。故障檢測和報告系統需要更強大，這滿足了對更專用和分布式處理器和通信網絡的要求。

與現代飛機中使用的電傳操縱系統一樣，CAN 和 LIN 等汽車網絡連接重要和非重要系統。這可以讓信息娛樂系統作為警報系統進行通信，以指示故障和服務需求。這也凸顯了對小型 8 位專用處理器到 32 位高端多核實時汽車計算機芯片的需求。Microchip Technology 助您一臂之力。

在低處

Microchip Technology 已擴展其產品范圍，從簡單的微控制器到具有汽車級組件的多核高端集成處理器。成熟的 8 位 PIC 和 AVR 架構已被證明足夠堅固、穩(wěn)健和靈活，足以處理滿足純數字和混合信號需求的許多專用任務。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。這些專用設備符合 AEC-Q100 規(guī)范，非常適合更簡單的自主系統，如鼓風機電機控制、擋風玻璃刮水器控制、電動車窗和鎖等。

高達 128 KB 的代碼空間支持復雜和精密的專用任務，包括通信和信號處理。高達 16 KB 的 RAM 大小甚至允許這些架構中可用的 16 位 A/D 轉換器監(jiān)控電流、溫度和實現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、片上 EEPROM、12 位 A/D 轉換器、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備中。

同樣， dsPIC33CK32MP205T-I/M4等 16 位部件的工作頻率高達 100MHz，包含定點和浮點 DSP 模塊以及運算放大器，非常適合更復雜的模擬信號處理。此外，單核 48 引腳部件為更復雜的應用提供更大的馬力，例如防撞系統、安全氣囊聯鎖和控制、燃料和氧氣傳感器監(jiān)測，以及基本的發(fā)動機控制和通信節(jié)點等不斷增長的應用。汽車通信網絡。

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絡和 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預定閾值時用作警報和警報指示器。

Microchip Technology 汽車高端 32 位 Arm ?核心處理器還具有 CAN 和 LIN 汽車網絡連接功能。憑借高達 384 KB 的 RAM 和高達 300MHz 的運行頻率，這些處理器可以處理高分辨率平視顯示器、增強現實、沉浸式技術，并將多種汽車功能結合在一起。此外，嵌入式以太網連接簡化了眾多 Wi-Fi ?和藍牙?乘客通信的實施。高達 M7 的處理速度和核心復雜性非常適合實時響應接近檢測和碰撞檢測，以及安全氣囊展開所需的所有互鎖。

更多信息娛樂

雖然通用汽車處理器可以針對信息娛樂應用，但現代汽車電子產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現人機界面和娛樂。媒體和觸覺接口管理、媒體集線器、USB 端口管理、遠程信息處理和無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和 DSP 功能的專用處理器。

16位和 32 位信息娛樂處理器卸載了關鍵的計時功能，并為交通警報、導航系統、音頻處理和控制、語音命令、機艙環(huán)境功能等提供了不太重要的功能。信息娛樂設備還具有混合信號功能，可以與多處理器通信網絡中的其他處理器一起獨立或冗余地監(jiān)控數字信號和傳感器數據。

這不僅適用于娛樂。例如，擋風玻璃投影平視顯示技術可以提醒司機注意他們肉眼可能看不到的危險。當與導航系統結合使用時，增強現實顯示器可以識別道路在大雪覆蓋的小路上的位置。隨著 GPS 系統在惡劣天氣條件下為陌生道路上的駕駛員導航，這已成為一個更大的問題。

汽車中的虛擬現實系統甚至可以這樣說。高強度車頭燈可能會致盲。停著的汽車發(fā)出的警燈也可能是壓倒性的。VR 耳機可以過濾掉這些，同時增強駕駛員需要看到的東西，比如車道標記或道路上的碎片。

線性界面

雖然許多混合信號處理器具有一些線性功能，但分立器件仍然可以派上用場，以幫助提高系統性能。憑借汽車級運算放大器、數字電位器、D/A 和 A/D 轉換器以及電源監(jiān)控和調節(jié)，Microchip Technology 的汽車模擬產品組合不斷增加，以實現處理器和信號處理功能的邏輯分布。這可以通過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據就緒值來幫助提高信號完整性。

開發(fā)人員注意

工程師們會喜歡 Microchip Technology 的評估板和開發(fā)工具的豐富可用性，它們允許對技術進行快速測試和評估。此外，快速原型制作和新技術集成，再加上應用說明、教程和設計資源，可加快上市時間并減少設計迭代。

結論

集成電路（例如 Microchip Technology 提供的集成電路）可幫助設計工程師滿足對高級引擎、通信、安全和娛樂系統的需求。與 Microchip Technology 這樣的市場領導者合作意味著設計工程師將不必為支持高級系統而爭先恐后地尋找零件。成熟的架構和支持工程師隨時準備推動您的設計，而不是讓您發(fā)瘋。

審核編輯黃昊宇