汽車級MCU市場總覽
　　從2007年到2011年，消費(fèi)者對汽車電子市場產(chǎn)品（包括 MCU、傳感器及車身集成電路）的需求量不斷上漲（圖1），其中MCU所占的市場份額。但在巨大的市場機(jī)遇面前，汽車電子廠商也面臨著挑戰(zhàn)。隨著消費(fèi)者對于汽車舒適性、安全性、駕駛性要求的不斷提高，汽車廠商在汽車電子產(chǎn)品性能改善、功能增加和整體成本降低等方面提出了更高的要求，使得IC供應(yīng)廠商必須提高系統(tǒng)的集成度，以便減少整個(gè)系統(tǒng)的成本，簡化設(shè)計(jì)流程。
　　MCU在汽車電子方面的主要應(yīng)用涵蓋五大領(lǐng)域，分別是：1、汽車動(dòng)力系統(tǒng)控制，主要應(yīng)用為發(fā)動(dòng)機(jī)控制、方向轉(zhuǎn)向以及動(dòng)力轉(zhuǎn)向；2、汽車控制系統(tǒng)，即車身的控制，主要包括防盜控制、開關(guān)控制、電動(dòng)車窗控制、車門控制、車燈控制等；3、安全控制系統(tǒng)，包括安全氣囊、ABS、SAFF等；4、行駛系統(tǒng)控制，包括儀表盤、空調(diào)、底盤控制等；5、汽車信息系統(tǒng)，包括娛樂、服務(wù)、移動(dòng)通信、信息處理和GPS導(dǎo)航等。除了汽車動(dòng)力系統(tǒng)控制和汽車信息系統(tǒng)控制這兩項(xiàng)應(yīng)用需要高性能的32位MCU外，其余三項(xiàng)都可以采用汽車級MCU。

圖1 MCU、傳感器和車身集成電路的市場需求

　　圖2為F500的結(jié)構(gòu)框圖，從圖中可以看到，在5mm×5mm的封裝里面，集成了較為完整的數(shù)字和模擬外設(shè)。在數(shù)字外設(shè)方面，包括64K Flash、PWM產(chǎn)生器、定時(shí)器、I2C、SPI接口以及CAN 2.0B和LIN 2.0的控制器等。模擬外設(shè)包括12位的ADC、誤差為±0.5%的高內(nèi)部振蕩器、溫度傳感器和比較器等，同時(shí)，既可以使用內(nèi)部參考電壓，也可以使用外部參考電壓。

圖2 F500的結(jié)構(gòu)框圖

    LIN在汽車電子中的應(yīng)用
　　在現(xiàn)代汽車電子中，LIN和CAN總線缺一不可。LIN總線又稱本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Local Interconnect Network），是一種異步、單線串行通信總線，也是汽車電子網(wǎng)絡(luò)中常用的一種低成本解決方案。LIN總線包括一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和多個(gè)從節(jié)點(diǎn)（圖3），通過一根線來進(jìn)行通信，結(jié)構(gòu)非常簡單。

圖3 LIN總線結(jié)構(gòu)示意圖

　　LIN總線在汽車中的應(yīng)用主要有四個(gè)方面：車門/車窗/車頂?shù)目刂啤⑥D(zhuǎn)向裝置控制、座椅控制和汽車環(huán)境控制。
　　LIN 總線的特點(diǎn)是：單主從結(jié)構(gòu)，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)都包含一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和多個(gè)從節(jié)點(diǎn)，由主節(jié)點(diǎn)來控制總線的訪問；基于常用的USART/SCI接口硬件；從屬控制器節(jié)點(diǎn)無需石英或者陶瓷振蕩器就可以實(shí)現(xiàn)自同步，因而減少了從節(jié)點(diǎn)的硬件成本；信號傳輸延時(shí)得到保證，確保了在差狀況下信號傳輸?shù)牡却龝r(shí)間以避免總線訪問沖突；低成本的單線12V數(shù)據(jù)傳輸，線的驅(qū)動(dòng)和接收特性符合改進(jìn)的ISO9141單線要求；傳輸速度可以達(dá)到20 kbps。
　　CAN在汽車電子中的應(yīng)用
　　CAN (控制器局域網(wǎng)) 是一種異步、差分串行總線通信標(biāo)準(zhǔn)，通常用于連接電子控制單元（ECU）。在現(xiàn)代汽車電子中，由于LIN比CAN的成本低，因此CAN通常用來連接ECU 和汽車電子中各個(gè)功能模塊之間的通信，而LIN主要用于功能模塊和其下各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信，從而降低成本。CAN的原始協(xié)議是由羅伯特－博世有限公司創(chuàng)立的，之后被汽車工程師學(xué)會(huì)采納為通用標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 CAN總線的結(jié)構(gòu)示意圖

    CAN總線具有以下特性：
　　靈活性——在一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都能夠接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。
　　延遲保證——計(jì)算傳輸時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間是CAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的一部分。
　　數(shù)據(jù)一致性——在一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都可以接收或拒絕一個(gè)報(bào)文。
　　強(qiáng)大的錯(cuò)誤檢測功能——通過位監(jiān)控、循環(huán)冗余檢查、位填充、報(bào)文格式檢查等多種手段來確保數(shù)據(jù)的完整性。
　　故障界定——有故障的節(jié)點(diǎn)將會(huì)被切斷以防止更深的網(wǎng)絡(luò)被影響。
　　容錯(cuò)性——CAN收發(fā)器支持將其中的一個(gè)引腳短路或接地而不影響報(bào)文。
　　高吞吐量——達(dá)到1Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。
    問答選編

　　問：CAN和LIN總線有哪些相同和不同點(diǎn)？
　　答：LIN是CAN的一種低成本的輔助總線，CAN的速度可以達(dá)到1M而LIN只能達(dá)到20K。所以，CAN可以用于高速系統(tǒng)，LIN只能用于低速。而且一般在汽車電子中，CAN用于連接ECU和控制模塊，而LIN則用來連接模塊與功能節(jié)點(diǎn)之間的通訊。
　　問：請問LIN外設(shè)與UART0的主要差別在哪里？
　　答：LIN總線的串行傳輸是在單線上完成，UART0則是通過雙線TX/RX進(jìn)行通訊。
　　問：系統(tǒng)時(shí)鐘切換到外部時(shí)鐘后，內(nèi)部的時(shí)鐘是否應(yīng)關(guān)閉？
　　答：主時(shí)鐘需要關(guān)閉。
　　問：LIN總線的串行傳輸是在單線上完成，那么進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)效率如何？
　　答：全部由主控制器來決定，用戶可以在程序中設(shè)定優(yōu)先級。
　　答：所有的節(jié)點(diǎn)都是由主節(jié)點(diǎn)來控制的，同步由F500的LIN控制器自動(dòng)完成。
　　問：用戶的程序代碼可以多大？
　　答：4K字節(jié)。
　　問：切換外部晶振時(shí)應(yīng)注意哪些問題？
　　答：切換外部晶振時(shí)，需要注意的是：一要判斷晶振的穩(wěn)定狀態(tài)，二要判斷晶振之間的切換步驟。
　　問：汽車點(diǎn)火對MCU有影響嗎？如何消除這種影響？
　　答：汽車點(diǎn)火會(huì)產(chǎn)生比較大的干擾，會(huì)影響MCU的工作。要降低這種影響，需從硬件和軟件方面進(jìn)行處理。在硬件方面，在設(shè)計(jì)的時(shí)候要充分估計(jì)這種影響，并采取適當(dāng)?shù)姆绞浇档瓦@種影響；在軟件方面，可以做一些抗干擾處理。C8051F MCU在片上集成兩個(gè)保護(hù)功能：低電壓偵測和系統(tǒng)時(shí)鐘丟失偵測。當(dāng)MCU的供電電壓和系統(tǒng)時(shí)鐘出現(xiàn)異常時(shí)，會(huì)強(qiáng)行讓MCU處在復(fù)位狀態(tài)，從而起到保護(hù)作用。強(qiáng)烈建議在使用C8051F MCU進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，將這兩個(gè)功能使能。