據(jù)港臺(tái)媒體報(bào)導(dǎo)，從體積走向小型化的移動(dòng)電話，與生活息息相關(guān)的汽車，到巨無(wú)霸噴射客機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)無(wú)所不在的“嵌入”在我們生活中。嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)的基本功能，除了大家熟知的應(yīng)用及效率的要求之外，特別強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定度和可靠度，因此當(dāng)車用嵌入式系統(tǒng)被開始運(yùn)用到各式各樣的車用電子產(chǎn)品，并通過(guò)不斷創(chuàng)新的思考模式后，帶給汽車安全革新及駕駛者新的體驗(yàn)。新一代車用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，并非一般嵌入式系統(tǒng)所能夠比擬，而是一個(gè)全方位智慧的六度思維空間，使汽車添加了人性化元素。因此，本文將介紹嵌入式系統(tǒng)在車用電子的發(fā)展與應(yīng)用。 嵌入式系統(tǒng)讓車用電子應(yīng)用開發(fā)更簡(jiǎn)單 何謂“嵌入式系統(tǒng)”?簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，嵌入式系統(tǒng)是一種具有控制、監(jiān)視或輔助的系統(tǒng)平臺(tái)，并同時(shí)擁有電腦般的軟硬件功能，但不需要像電腦般需要有強(qiáng)大的運(yùn)算或儲(chǔ)存功能，所以軟硬件的需求比比簡(jiǎn)單，相對(duì)復(fù)雜度也比低；而嵌入式系統(tǒng)最大的特色在于“量身定做”的多元性，專為某一項(xiàng)產(chǎn)品所設(shè)計(jì)的特殊用途，例如:航空業(yè)、汽車業(yè)、智慧型機(jī)器人、工業(yè)控制等控制系統(tǒng)的領(lǐng)域，是一項(xiàng)快速而具有低成本開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)。 拜汽車電子廣泛應(yīng)用所賜，汽車電子IC控制器用于汽車上的數(shù)量越來(lái)越多，雖然電控系統(tǒng)方面可以提高汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性，但是也增加電路系統(tǒng)的復(fù)雜度，進(jìn)而降低汽車的可靠性，增加維修的難度。從整體布線的角度來(lái)分析，傳統(tǒng)電子設(shè)備的系統(tǒng)大多采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單一通信方式，相互之間少有聯(lián)系，如此一來(lái)，便會(huì)造成龐大的布線問(wèn)題:如汽車動(dòng)力總成控制、汽車電控系統(tǒng)，以及汽車安全系統(tǒng)等，都會(huì)有布線上的問(wèn)題。為了應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，車用嵌入式系統(tǒng)便取代了傳統(tǒng)的汽車電腦系統(tǒng)，成為車用系統(tǒng)中的新主流。 以車用嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)而言，比比適用于HIL（硬件回路）或是Bypass的環(huán)境，并運(yùn)用在多功能電路系統(tǒng)控制與通信系統(tǒng)的接口上，針對(duì)汽車駕駛的靈敏度以及安全性的考慮，可以獲得比高的靈活性及可靠度。另外，在軟件平臺(tái)則提供嵌入式操作系統(tǒng)以及強(qiáng)大的I/O應(yīng)用模塊軟件庫(kù)支持，確保系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠，并方便快速開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)。 在目前嵌入式操作系統(tǒng)廠商中，最積極的廠商之一便是IT軟件巨人微軟，從1998年開始以嵌入式操作系統(tǒng)WinCE跨入汽車市場(chǎng)，提供客制化的開發(fā)環(huán)境，并做為汽車內(nèi)娛樂(lè)至衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的控制中心。 [align=center][img=400,289]http://www.e-works.net.cn/images/127746129226718750.gif[/img] 圖1 車用嵌入式平臺(tái)讓越來(lái)越復(fù)雜的車用電子變得更加簡(jiǎn)單[/align] 車用嵌入式系統(tǒng)發(fā)展歷程 嵌入式系統(tǒng)集合了ROM、RAM、CPU、I/O在同一顆芯片，其中CPU在這幾年不斷的研究發(fā)展，歷經(jīng)4位、8位、16元，到現(xiàn)在32位甚至64位，對(duì)嵌入式系統(tǒng)運(yùn)算性能的提升有極大幫助，目前在這方面投入的廠商有如過(guò)江之鯽。從基本架構(gòu)來(lái)看，嵌入式處理器大致上可分為RISC（Reduced Instruction Set Computer）與CISC（Reduced Instruction Set Computer）兩大主流，并利用一些簡(jiǎn)單的指令，藉以降低編譯程序（Compiler）的工作，使線路可以達(dá)到最佳化的效果，提高執(zhí)行速率。 嵌入式系統(tǒng)進(jìn)入汽車產(chǎn)業(yè)大致上可分成3個(gè)發(fā)展階段： （1） 單芯片微電腦控制系統(tǒng) 以4位和8位處理器為主要核心，配置外部平行總線、串列通信接口、SFR模塊系統(tǒng)；所需的元件包括:中央處理單元、內(nèi)存單元、輸入/輸出、時(shí)脈產(chǎn)生單元及相關(guān)周邊裝置，并制作在同一顆芯片上，成為一個(gè)獨(dú)立運(yùn)作的控制系統(tǒng)；但是，硬件結(jié)構(gòu)和功能也比比單一，處理效率低、存儲(chǔ)容量小、軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要嵌入操作系統(tǒng)。這種低端的汽車SCM系統(tǒng)主要用于任務(wù)相對(duì)簡(jiǎn)單、資料處理量小和即時(shí)性要求不高的控制裝置，如:雨刷、車燈系統(tǒng)、儀俵盤，以及電動(dòng)門窗等。 （2） MCU系統(tǒng) 以高檔的8位和16位處理器為核心，有了比多的外部接口功能，如:A/D轉(zhuǎn)換、PWM、PCA、Watchdog、高速I/O口等，配置了芯片間的串列總線，軟件結(jié)構(gòu)比比復(fù)雜，程序資料量有明顯增加，目前被廣泛應(yīng)用在汽車電控系統(tǒng)中，如:ABS系統(tǒng)、智慧安全氣囊、主動(dòng)式懸吊系統(tǒng)，以及發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)等。 （3） SoC系統(tǒng) 以性能極高的32位甚至64位嵌入式處理器為核心，對(duì)于資料信號(hào)需求量比比高，要求比快處理速度，并使用DSP作為輔助運(yùn)算器所發(fā)展出來(lái)的系統(tǒng)架構(gòu)，這是為了滿足汽車系統(tǒng)不斷擴(kuò)展的嵌入式應(yīng)用需求，以提高處理速度，增加存儲(chǔ)容量與集成度。在嵌入式操作系統(tǒng)的支持下具有即時(shí)多工處理能力，同時(shí)與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合更為緊密。汽車SoC系統(tǒng)是嵌入式技術(shù)在汽車電子上的高端應(yīng)用，滿足了現(xiàn)代汽車電控系統(tǒng)功能不斷擴(kuò)展、邏輯漸趨復(fù)雜、子系統(tǒng)間通信頻率不斷提高的要求，代表著汽車電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。汽車嵌入式SoC系統(tǒng)主要應(yīng)用在混合動(dòng)力總成、底盤綜合控制、汽車定位導(dǎo)航、車輛狀態(tài)記錄與監(jiān)控等領(lǐng)域。 [align=center] 圖2 嵌入式軟件系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)流程[/align] SoC系統(tǒng)將成為車用電子未來(lái)潮流 既然車用嵌入式系統(tǒng)大多已朝著SoC系統(tǒng)的方向發(fā)展，SoC系統(tǒng)優(yōu)越的性能也逐漸被汽車電子產(chǎn)業(yè)所認(rèn)可，那么我們就來(lái)談?wù)勡囉们度胧狡脚_(tái)SoC系統(tǒng)。筆者認(rèn)為，基本上車用嵌入式SoC系統(tǒng)會(huì)以FPGA/CPLD（線上可編程閘陣列）的模式發(fā)展；這是因?yàn)橄到y(tǒng)是由分散式可編程互連邏輯單元所構(gòu)成，并可以交換信息，經(jīng)由大量運(yùn)算過(guò)程并由硬件直接完成，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加靈活，集成度更高。在系統(tǒng)開發(fā)上遵循通用的汽車電子系統(tǒng)開放平臺(tái)和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在提高軟硬件通用性之后，便能加快汽車電子的開發(fā)速度，以及降低成本。但目前來(lái)看，SoC系統(tǒng)還是需要建構(gòu)一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與開發(fā)平臺(tái)，如，歐洲頒布的基于OSEK/VDX標(biāo)準(zhǔn)的MODISTARC規(guī)范，將會(huì)影響到汽車嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)。 [align=center][img=400,310]http://www.e-works.net.cn/images/127746130032187500.gif[/img] 圖3 SoC系統(tǒng)需要建構(gòu)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與開發(fā)平臺(tái)[/align] “是新產(chǎn)品帶動(dòng)新需求，還是新需求造就新產(chǎn)品”；我們也可以用相同的思考模式去思考汽車嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)的未來(lái)。汽車嵌入式系統(tǒng)這幾年發(fā)展非常迅速，隨著后PC時(shí)代的來(lái)臨，以及汽車電子導(dǎo)引汽車進(jìn)入新領(lǐng)域的同時(shí)，在車內(nèi)局部的網(wǎng)域技術(shù)和智慧交通技術(shù)的強(qiáng)大發(fā)展之下，相信嵌入式SoC系統(tǒng)將會(huì)形成車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)通信和即時(shí)多工并行處理的車用電子產(chǎn)品將會(huì)越來(lái)越廣泛的被應(yīng)用。汽車嵌入式SoC系統(tǒng)在硬件上采用32位或64位高性能處理器，在軟件上嵌入了操作系統(tǒng)，具有功能多樣、集成度高、通信網(wǎng)絡(luò)化、開發(fā)快速及成本低廉的特點(diǎn)，在汽車電子控制和車載網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)方面有著廣泛的應(yīng)用，將未來(lái)汽車電子的最佳解決方案。