MCU在智能电动汽车产业中有哪些应用

近年来，受益于物联网快速发展、工业4.0对自动化设备需求的增长及汽车电子渗透率的提升等因素影响，MCU应用领域不断扩大，全球MCU市场规模也不断增长。

MCU芯片已经广泛应用于各种电子设备，包括汽车、工业、电信、医疗和消费电子等，其中汽车市场占据30.13%的份额。车规级MCU芯片是汽车电子不可或缺的核心元器件。

今天我们就来了解一下什么是MCU，其在智能电动汽车产业中有哪些应用呢？

 

  一、什么是MCU

微控制单元，英文为Microcontroller Unit，简称MCU，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer )或单片机，是把中央处理器（Central Process Unit；CPU）的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

 

二、MCU结构

MCU主要由中央处理器CPU、存储器（ROM和RAM）、输入输出I/O接口、串行口、计数器等构成。

CPU：Central Processing Unit，中央处理器，是 MCU 内部的核心部件，运算部件能完成数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据传送操作，控制部件则按照一定时序协调工作，分析并执行指令。

ROM：Read-Only Memory，是程序存储器，用来存放由制造厂家写好的程序，信息以非破坏方式读取，所保存的数据在掉电时不会消失，MCU根据预先编制的程序进行处理。

RAM：Random Access Memory，是数据存储器，与 CPU 直接进行数据交换，掉电后该数据不能保持。程序运行时可随时写和读，一般用作操作系统或者其他运行程序临时数据存储介质。

 

三、MCU的分类有哪些

按用途——可分为通用型MCU和专用型MCU，其中通用型是指将可开发的资源(ROM、RAM、I/O、 EPROM)等全部提供给用户的MCU；专用型MCU是指硬件及指令是按照某种特定用途而设计，例如录音机机芯控制器、打印机控制器、电机控制器等。

按其基本操作处理的数据位数——根据总线或数据暂存器的宽度，单片机又分为1位、4位、8位、16位、32位甚至64位单片机。

按存储器类型——可分为无片内ROM型和带片内ROM型两种。

按存储器结构——MCU根据其存储器结构可分为哈佛(Harvard)结构和冯诺依曼(Von Neumann)结构。

按指令结构——根据指令结构又可分为CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机)和RISC(Reduced Instruction Set Comuter,精简指令集计算机微控制器)

四、车规级MCU芯片的重要性

车规级芯片作为汽车电子系统中的核心部件，对汽车安全和可靠性有着重要的影响。车规级芯片的质量不仅关系到整个汽车系统的性能，还直接关系到驾驶员和乘客的安全。首先，车规级芯片具有高可靠性和安全性，能够在各种复杂的工作环境下稳定工作，有效防止车辆因芯片故障而导致的安全事故。其次，车规级芯片可以实现车辆的智能化和互联化，为驾驶员和乘客提供更加便捷、舒适和安全的出行体验。

五、MCU在智能电动汽车产业的应用

MCU在汽车产业中的应用非常广泛，例如前表就是从车身附件、动力系统、底盘、车载信息娱乐、智能驾驶等板块都得到了应用。

电动化：

1、电池管理系统BMS：BMS需要对充放电、温度、电池间均衡进行控制，主控板需要一颗MCU，每个从控板也需要一颗MCU；

2、整车控制器VCU：电动汽车能量管理需要增加整车控制器，同时需要配备32位高阶MCU，其数量根据各厂的方案不同而不同；

3、引擎控制器/变速箱控制器：存量替换，电动汽车逆变器控制MCU替代油车的引擎控制器，因电机转速高，需通过减速器进行减速，它所安装MCU控制芯片代替油车变速箱控制器。

智能化：

1、当前国内汽车市场还停留在L2高速渗透阶段，从综合成本与性能考虑，OEM增加ADAS功能仍然采用分布式架构，随装载率提高，对传感器信息处理的MCU也相应增多。

2、由于座舱功能日益增多，更高新能的芯片作用越来越重要，对应的MCU地位有所下降。

作者：曹天浩（黑龙江大学）

编辑：黄飞