Microchip 和不断变化的汽车现实

筹码下降

存在多年的半导体工厂仍然可以制造消费、汽车、工业、军事和航空航天设备，但随着汽车变得越来越复杂，处理更多汽车功能和更智能半导体的需求意味着需要更多的芯片和电路板，或者我们需要更多高度集成的功能设备来处理抛给它们的各种任务。随着吸引潜在购车者的新娱乐、导航、安全和舒适系统的出现，这一挑战影响了基本的汽车功能。

当芯片向下时，推动力向上，而这正是 Microchip Technology 这些天正在做的事情。通过强调高度集成的发动机控制、定时、模拟功能和信息娱乐系统，Microchip Technology 将自己定位为汽车行业的领导者。Microchip Technology 已针对汽车需求推出更具针对性的产品线，从而在多个感兴趣的领域为汽车制造商提供更强大的产品。这包括一系列处理器（从 8 位到 32 位）、新的信息娱乐设备、新的计时设备和新的前端模拟设备。扩大的汽车推力有望吸引汽车制造商将新的、集成度更高的、有针对性的功能整合到一站式商店中，以实现轻松集成和即插即用功能。

旧学校到新学校

几十年来，汽车在没有任何固态技术的情况下运行。磁电机点火系统在没有任何半导体的情况下工作。分配器盖帽设定时间的粗略旋转。化油器在没有任何氧气传感器和喷射器的情况下混合空气和燃料，甚至电压调节器都是机械操作的，以保持汽车的电气系统处于检查状态并为电池充电。人们也没有那么娇生惯养。没有电动门锁、电动车窗、加热座椅、备用摄像头或导航系统，娱乐系统是一个简单的 AM/FM 收音机。

今天的汽车配备了许多旨在减少温室气体排放和提高燃油效率的现代电子设备。由于现代引擎的复杂性，实现这两个指标具有挑战性但必不可少。然而，平均而言，燃油经济性和发动机排放的改善并不显着。混合动力汽车只取得了适度的收益，如果燃煤发电厂为电动汽车充电，清洁空气（和水）的好处就没有了。

如今，舒适、豪华、娱乐、自动安全系统和自动驾驶的现代趋势正在销售汽车。这些都推动了对越来越复杂的处理器和嵌入无处不在的电子产品的需求。这包括发动机和变速箱、通信系统、安全系统、娱乐系统等基本操作所需的程序。

不仅仅是消费品

与基本的消费电子产品不同，汽车电子产品需要在更加恶劣的环境中生存。这包括更热和更冷的温度、过度的湿度和湿气、持续的冲击和振动、可能暴露于苛刻的化学品和溶液，以及更好地抵抗 ESD、EMI 和电源波动。因此，汽车级电子元件和芯片比客厅电视中使用的元件坚固得多。

与航空电子系统一样，汽车电子系统需要承受负载突降条件。虽然航空要求更为严格，但汽车电子产品需要反极性、过压、过流和 ESD 保护。此外，汽车电子需要某种形式的冗余。例如，如果防抱死制动系统控制器发生故障，制动器仍然需要工作。如果发动机传感器出现故障，发动机应进行补偿并将自身置于“跛行回家”模式。如果接近或盲点检测器出现故障，自检和指示器需要提醒驾驶员。故障检测和报告系统需要更强大，这满足了对更专用和分布式处理器和通信网络的要求。

与现代飞机中使用的电传操纵系统一样，CAN 和 LIN 等汽车网络连接重要和非重要系统。这可以让信息娱乐系统作为警报系统进行通信，以指示故障和服务需求。这也凸显了对小型 8 位专用处理器到 32 位高端多核实时汽车计算机芯片的需求。Microchip Technology 助您一臂之力。

在低处

Microchip Technology 已扩展其产品范围，从简单的微控制器到具有汽车级组件的多核高端集成处理器。成熟的 8 位 PIC 和 AVR 架构已被证明足够坚固、稳健和灵活，足以处理满足纯数字和混合信号需求的许多专用任务。该系列的工作频率范围为 4MHz 至 64MHz，支持 4 至 70 条 I/O 线路，工作温度范围为 -40ºC 至 +150ºC。这些专用设备符合 AEC-Q100 规范，非常适合更简单的自主系统，如鼓风机电机控制、挡风玻璃刮水器控制、电动车窗和锁等。

高达 128 KB 的代码空间支持复杂和精密的专用任务，包括通信和信号处理。高达 16 KB 的 RAM 大小甚至允许这些架构中可用的 16 位 A/D 转换器监控电流、温度和实现自主甚至回退操作模式所需的其他线性值。例如，像8 位 PIC18F26K80-I/SO这样的部件具有 24 条 I/O 线、闪存代码存储、片上 EEPROM、12 位 A/D 转换器、24MHz 操作以及 IIC、SPI 和 USART 通信全部采用 28 引脚 SOIC 封装。此外，1.8V 至 5V 的电源电压范围使其能够轻松集成到汽车电子设备中。

同样， dsPIC33CK32MP205T-I/M4等 16 位部件的工作频率高达 100MHz，包含定点和浮点 DSP 模块以及运算放大器，非常适合更复杂的模拟信号处理。此外，单核 48 引脚部件为更复杂的应用提供更大的马力，例如防撞系统、安全气囊联锁和控制、燃料和氧气传感器监测，以及基本的发动机控制和通信节点等不断增长的应用。汽车通信网络。

这些部件还具有 CAN 总线连接功能，可直接连接到汽车诊断网络和 IIC、SPI、UART 和 I/O。此外，片上比较器允许这些部件在模拟电平超过预定阈值时用作警报和警报指示器。

Microchip Technology 汽车高端 32 位 Arm ®核心处理器还具有 CAN 和 LIN 汽车网络连接功能。凭借高达 384 KB 的 RAM 和高达 300MHz 的运行频率，这些处理器可以处理高分辨率平视显示器、增强现实、沉浸式技术，并将多种汽车功能结合在一起。此外，嵌入式以太网连接简化了众多 Wi-Fi ®和蓝牙®乘客通信的实施。高达 M7 的处理速度和核心复杂性非常适合实时响应接近检测和碰撞检测，以及安全气囊展开所需的所有互锁。

更多信息娱乐

虽然通用汽车处理器可以针对信息娱乐应用，但现代汽车电子产品的需求使得划分功能变得更加容易，以利用专用处理器实现人机界面和娱乐。媒体和触觉接口管理、媒体集线器、USB 端口管理、远程信息处理和无线充电功能可以卸载到具有与其他汽车处理器相同的高速架构和 DSP 功能的专用处理器。

16位和 32 位信息娱乐处理器卸载了关键的计时功能，并为交通警报、导航系统、音频处理和控制、语音命令、机舱环境功能等提供了不太重要的功能。信息娱乐设备还具有混合信号功能，可以与多处理器通信网络中的其他处理器一起独立或冗余地监控数字信号和传感器数据。

这不仅适用于娱乐。例如，挡风玻璃投影平视显示技术可以提醒司机注意他们肉眼可能看不到的危险。当与导航系统结合使用时，增强现实显示器可以识别道路在大雪覆盖的小路上的位置。随着 GPS 系统在恶劣天气条件下为陌生道路上的驾驶员导航，这已成为一个更大的问题。

汽车中的虚拟现实系统甚至可以这样说。高强度车头灯可能会致盲。停着的汽车发出的警灯也可能是压倒性的。VR 耳机可以过滤掉这些，同时增强驾驶员需要看到的东西，比如车道标记或道路上的碎片。

线性界面

虽然许多混合信号处理器具有一些线性功能，但分立器件仍然可以派上用场，以帮助提高系统性能。凭借汽车级运算放大器、数字电位器、D/A 和 A/D 转换器以及电源监控和调节，Microchip Technology 的汽车模拟产品组合不断增加，以实现处理器和信号处理功能的逻辑分布。这可以通过将传感器滤波器和放大器放置在更靠近连接器的位置并为处理器提供数据就绪值来帮助提高信号完整性。

开发人员注意

工程师们会喜欢 Microchip Technology 的评估板和开发工具的丰富可用性，它们允许对技术进行快速测试和评估。此外，快速原型制作和新技术集成，再加上应用说明、教程和设计资源，可加快上市时间并减少设计迭代。

结论

集成电路（例如 Microchip Technology 提供的集成电路）可帮助设计工程师满足对高级引擎、通信、安全和娱乐系统的需求。与 Microchip Technology 这样的市场领导者合作意味着设计工程师将不必为支持高级系统而争先恐后地寻找零件。成熟的架构和支持工程师随时准备推动您的设计，而不是让您发疯。

审核编辑 黄昊宇