何謂“嵌入式系統(tǒng)”?簡單來說,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,并同時擁有電腦般的軟硬件功能,但不需要像電腦般需要有強大的運算或儲存功能,所以軟硬件的需求比比簡單,相對復雜度也比低;而嵌入式系統(tǒng)zui大的特色在于“量身定做”的多元性,專為某一項產(chǎn)品所設計的特殊用途,例如:航空業(yè)、汽車業(yè)、智慧型機器人、工業(yè)控制等控制系統(tǒng)的領域,是一項快速而具有低成本開發(fā)的應用系統(tǒng)。
拜汽車電子廣泛應用所賜,汽車電子IC控制器用于汽車上的數(shù)量越來越多,雖然電控系統(tǒng)方面可以提高汽車的動力性、經(jīng)濟性和舒適性,但是也增加電路系統(tǒng)的復雜度,進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分析,傳統(tǒng)電子設備的系統(tǒng)大多采用點對點的單一通信方式,相互之間少有,如此一來,便會造成龐大的布線問題:如汽車動力總成控制、汽車電控系統(tǒng),以及汽車安全系統(tǒng)等,都會有布線上的問題。為了應對這些問題,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)硬件平臺而言,比比適用于HIL(硬件回路)或是Bypass的環(huán)境,并運用在多功能電路系統(tǒng)控制與通信系統(tǒng)的接口上,針對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,在軟件平臺則提供嵌入式操作系統(tǒng)以及強大的I/O應用模塊軟件庫支持,確保系統(tǒng)運行安全、可靠,并方便快速開發(fā)應用系統(tǒng)。
在目前嵌入式操作系統(tǒng)廠商中,zui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,提供客制化的開發(fā)環(huán)境,并做為汽車內(nèi)娛樂至衛(wèi)星導航系統(tǒng)的控制中心。
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,對嵌入式系統(tǒng)運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江之鯽。從基本架構來看,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,并利用一些簡單的指令,藉以降低編譯程序(Compiler)的工作,使線路可以達到*化的效果,提高執(zhí)行速率。
嵌入式系統(tǒng)進入汽車產(chǎn)業(yè)大致上可分成3個發(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:*處理單元、內(nèi)存單元、輸入/輸出、時脈產(chǎn)生單元及相關周邊裝置,并制作在同一顆芯片上,成為一個獨立運作的控制系統(tǒng);但是,硬件結(jié)構和功能也比比單一,處理效率低、存儲容量小、軟件結(jié)構簡單,不需要嵌入操作系統(tǒng)。這種低端的汽車SCM系統(tǒng)主要用于任務相對簡單、資料處理量小和即時性要求不高的控制裝置,如:雨刷、車燈系統(tǒng)、儀俵盤,以及電動門窗等。
(2) MCU系統(tǒng)
以的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)構比比復雜,程序資料量有明顯增加,目前被廣泛應用在汽車電控系統(tǒng)中,如:ABS系統(tǒng)、智慧安全氣囊、主動式懸吊系統(tǒng),以及發(fā)動機管理系統(tǒng)等。
?。?) SoC系統(tǒng)
以性能*的32位甚至64位嵌入式處理器為核心,對于資料信號需求量比比高,要求比快處理速度,并使用DSP作為輔助運算器所發(fā)展出來的系統(tǒng)架構,這是為了滿足汽車系統(tǒng)不斷擴展的嵌入式應用需求,以提高處理速度,增加存儲容量與集成度。在嵌入式操作系統(tǒng)的支持下具有即時多工處理能力,同時與網(wǎng)絡的結(jié)合更為緊密。汽車SoC系統(tǒng)是嵌入式技術在汽車電子上的應用,滿足了現(xiàn)代汽車電控系統(tǒng)功能不斷擴展、邏輯漸趨復雜、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的發(fā)展趨勢。汽車嵌入式SoC系統(tǒng)主要應用在混合動力總成、底盤綜合控制、汽車定位導航、車輛狀態(tài)記錄與監(jiān)控等領域。
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