中心議題：

• 車用MCU常見接口
• 汽車儀表板及車身控製設計要領

解決方案：

• 高處理性能MCU
• 廣泛接口支持能力

jinrideqicheyimaixiangzhinenghuayuhuanbaohuadeshejishidai，zaizhinengfangmiantouguoshuzidianzijishulaitishengqichedeanquanxingyushushixing，binghuanbaofangmiantouguoyoudianhunhejidiandongchedengshejilaidadaojienengshengtandemubiao。yinci，jinriqichededianzihuachengduyiyulaiyushen
，congxinxiyule、車身

、安全到動力傳動係統，利用電子組件來進行感測和操控的情況已深入汽車的各個角落。

在汽車電子的各個係統當中，往往需要采用微控製器（MCU）做為運作控製的核心，而汽車對電子係統的倚重
，也刺激車用微控製器市場的快速成長。車用微控器涵蓋8位
、16位、32位等低、中
、高階產品等級，各有其適合的應用係統，大致如下：

8位MCU：主要應用於車體的各個次係統，包括風扇控製、空調控製
、雨刷
、天窗

、車窗升降
、低階儀表板
、集線盒、座椅控製
、門控模塊等較低階的控製功能。

16位MCU：主要應用為動力傳動係統，如引擎控製、齒輪與離合器控製
，和電子式渦輪係統等；也適合用於底盤機構上，如懸吊係統
、電子式動力方向盤
、扭力分散控製，和電子幫浦、電子剎車等。

32位MCU：主要應用包括儀表板控製

、車身控製
、多媒體信息係統（Telematics）
、引擎控製，以及新興的智能性和實時性的安全係統及動力係統
，如預碰撞（Pre-crash）、自適應巡航控製（ACC）
、駕駛輔助係統、電子穩定程序等安全功能，以及複雜的X-by-wire等傳動功能。

車用MCU常見接口：CAN&LIN

隨著今日汽車對應用功能的要求愈來愈高
，需整合的係統也愈來愈複雜，使得汽車電子係統對於高階32位MCU的需求不斷提升。這類車用MCU往往被置放在高熱、多塵
、劇震、電子幹擾嚴重的運作環境
，因此對耐受性的要求遠高於一般用途的MCU。此外
，在汽車的應用環境中，車用MCU必須與多個車用電子控製裝置（ECU）相連結，其中最常見的傳輸接口為CAN和LIN。

CAN又分為高速CAN和低速CAN
，高速CAN的傳輸率可以達到1Mbps，適用於ABS、EMS等強調實時反應的應用；低速CAN則可達到125Kbps，適合較低速的車體零件控製。此外，CAN控製器的型式可分為舊型的1.x、標準型的2.0A和延伸型的2.0B，愈新的規格效能自然愈好，其中2.0B又可分為被動（passive）型式和主動（active）型式。

LIN則是較CAN更為低速且低成本的通訊方案
，采用一個主節點、多個從節點的概念（最多支持16個節點），可達20kbps數據傳輸率

，總線電纜的長度最多可以擴展到40公尺。它很適合做為空調控製（ClimateControl）、後照鏡（Mirrors）
、車門模塊（DoorModules）、座椅（Seats）、智能性交換器（SmartSwitches）
、低成本傳感器（Low-costSensors）等較單純係統的分布式通訊解決方案。

以下將介紹應用於儀表板控製及車身控製的新一代MCU技術，並以富士通新一代的MB91770係列和MB91725係列新型微控製器做為設計參考。請參考(圖一)。

圖一　儀表盤控製及車身控製MCU在汽車中的應用（以MB91770係列和MB91725係列為例）


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汽車儀表板及車身控製設計要領

qichedeyibiaobanweijiashitigonggezhongshishideshijiaoxinxi，zhexiexinxishifuzhujuecedezhongyaocankao，bixukuaisuqiezhunquewuwudechuandigeijiashiyuanzhidao。ciwai
，qichezhongdekongtiaojicheshenkongzhimokuai（BCM）xitong，fuzeweijiashijichengketigongshushidechengchehuanjing。qizhongkongtiaoxitongguozhixingzuijiakongzhijiangqicheneibudewenduxunsujiangzhijiaoweishushideshuiping

，binggenjulaiziyugegechuanganqidexinxibaochishushidecheneiwendu。BCM係統則可以集中控製多個ECU
，如車門
、座椅和組合開關等。

不論是儀表盤控製或車身控製的MCU
，都必須提供更高的處理性能、處理大量網絡節點的能力、支持多種外圍連接的接口功能、可擴展電路板布局範圍的功能、先進的內存架構
，以及更便利的開發環境。這些設計需求分析如下：

高處理性能：

MCU要提升處理性能，必須從其核心及軟、硬件係統架構下手以富士通新一代MCU的FR81SCPU核心為例

，它的工作性能達到1.3MIPS/MHz
，比上一代FR60核心高出30%的處理效能；因具有內置式單精度浮點運算單元（FPU），能夠滿足圖像處理係統和那些需要浮點操作功能的係統（如製動器控製）要求。此外，透過硬件式的FPU支持

，能夠簡化軟件程序並提升運算性能。

大量網絡節點處理能力：

今日汽車中的CAN網絡內存在著大量的內置式ECU，它們的規模隨著節點數量的增加而不斷擴大
，因此車用MCU必須支持更多的訊息緩衝器（messagebuffer）。上一代的32位CAN微控製器能提供達32個內置式訊息緩衝器，但現在已顯得不敷使用
，以新一代富士通MCU來說
，已能支持達64個內置式訊息緩衝器，而且支持CAN2.0A/B規格及提供1Mbps的高傳輸率。

廣泛接口支持能力：

車用MCU連接的外圍相當多樣，而連接的接口可能是UART
、頻率同步串行、LIN-UART和I2C，yincibixujubeidanxingdejiekoulianjienengli。weilemanzucixuqiu
，fushitongjiangneizhishiduogongnengchuanxingjiekouyongzuochuanxingtongxinjiekou，bingtouguoruanjianfangshilaiqiehuanshangshugezhongjiekou，yilinghuozhichiwaibuzujiandetongxinguifan，bingtigaoxitongshejideziyoudu。xinxilieMCU還提供LIN-UART的6條通道，從而能夠與更多控製單元進行通信
；其中MB91725係列因具有定時器功能的多條信道和A/D轉換器
，更容易達成各種功能的整合。請參考(圖二)。

圖二　使用序列接口達成彈性的通信接口功能整合



可擴展電路板布局範圍的功能

由於車用電路板係統的布局設計方式相當多樣，車用MCU必須能滿足這些設計的需求。一些可行的作法包括為外部總線接口終端配置獨立電源，使得ECU板上無需再安裝電平轉換器。此一外部總線接口終端的電源範圍要廣（如涵蓋3.0V至5.5V），進而能彈性地和單元內存或圖像用ASIC相連。

另一個作法是讓MCU具備內置式I/O再分配的功能，透過軟件設置即可改變I/O連接埠的分配。如此一來，設計者可以更彈性地與特定外圍相連結
，進而大幅提升電路板布局的自由度。

先進的內存架構：

為了提升工作處理彈性，今日車用微控製器的係統中往往會內置嵌入式內存（Flash）。過去隻將Flash用於程序儲存
，新一代MCU的架構中也加入數據用的Flash。此架構不僅能提高數據寫入速度，因不再需要E2PROM
，也能縮小電路板的麵積。此外，將數據與程序同時儲存於微控製器的Flash內存中
，也有助於防止信息的泄露。

更便利的開發環境：

一般產品必須利用ICE主單元和驗證用評估芯片來進行係統檢驗，為了降低驗證的複雜度，我們為新一代MCU產品提供芯片上（on-chip）的偵錯方式。它采用單線調試接口
，可以實現汽車評估或一致性測試

，並且能夠利用通用同軸電纜

、在高達10米的範圍內實現小型ICE主單元和目標電路板之間的通信。這可以簡化按照常規難以實現的汽車評估。

圖三　運用芯片上偵錯實現汽車評估


一輛汽車中的電子係統愈來愈複雜
，對於車用MCU的仰賴也愈來愈深。針對汽車儀表板及車身控製設計

，必須為駕駛提供精準迅速的輔助信息，以及便利舒適的乘車空間，因此相關的MCU也必須滿足更高的性能及更彈性的設計需求，才能為應用功能的開發帶來幫助。