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不断成长的CAN市场

   日期:2007-07-05     作者:管理员    

  20世纪90年代以后,CAN网络就开始用到汽车上了。现在的一些高端汽车配备了60个以上的ECU(Electronic Control Unit,电子控制单元),这些ECU连到5个或更多的CAN网络上。CAN协议是在1986年,由博世公司在底特律发布的。1992年,CAN正式成为了一个国际标准,即ISO 11898-1,在2003年进行了重新审核。目前,有超过50家的半导体制造商的产品支持CAN协议。同时,协议的稳定意味着各公司生产的CAN控制器可以互相兼容。为保持与CAN标准的兼容,需要采用一致性测试工具,因此CAN一致性测试计划也成了一个国际标准(ISO 16845)。

在乘用车上应用CAN

  汽车制造商正在全力进行系统集成,力争减少ECU的数量以降低成本,他们的策略一般是增加ECU的功能,因此就需要采用32位的MCU,甚至那些功能相对简单的ECU也采用了16位MCU。随着带有CAN接口的32位和16位MCU的价格不断下降,所有的CAN用户无疑都将因此而受益,特别是那些小批量购买的用户。

  可以通过下面的简单计算对CAN市场有个初步了解。最重要的CAN是市场是汽车行业

,通过很多市场研究报告,我们知道2005年大约售出了5000万辆乘用车。假设这些车中有60%装备了CAN网络,平均每辆车安装了10个CAN节点,那么总共就需要3亿个CAN控制器,这还只是汽车行业所用的数量,而且还是保守的估计。我们还没有算上卡车、大客车等其他种类的车辆。因此,还要加上其他市场使用的CAN的数量。2006年,CAN控制器的销量预计有5亿个。

  CAN技术还没有发展到顶峰。即使在汽车行业,我们也会发现许多新的挑战。ACC(先进巡航控制)、EPB(电机械停车刹车)、EAS(电动空气压缩),以及BSD(盲点探测),这些新功能都需要用到CAN通信功能。当然,汽车中也会用到其他通信系统,如LIN总线。LIN主从总线系统在连接功能简单的单元时的效率比CAN要高。然而,LIN通信的可靠性却比不上CAN。时间触发网络,如FlexRay,已经在一些汽车上获得了应用,某些宝马汽车就用到了5个FlexRay节点。

  FlexRay可以用在CAN无法满足要求的地方。然而,FlexRay的成本要远远高于CAN。因此,在乘用车的嵌入式控制网络上,CAN在未来的10年内仍将占据主导地位。

趋势及前景

  由于价格的原因,许多ECU仍然采用8位的MCU。要完成确定的功能,需要通过CAN网络连接几个8位ECU。然而,这种情况已经有所改变,特别是在传动系统中,所有的ECU已经改用16位MCU了。其他需要改进的地方包括:具有更多的软件和更多的标准接口,而且还需要更强的计算能力。ECU的数量不断减少,使系统复杂度不会增加。

  BMW的5系列汽车最多采用了95个ECU,每个ECU至少含有1个MCU。采用更集成的架构和使用更多的芯片将会简化整个系统,还能大幅减少嵌入式处理器的数量。这将会降低集成成本,提高可靠性。这就是下一代传动系统将使用32位MCU和集成DSP功能的原因,对于其他车内网络来说,也是如此。在车身用电子器件中,ECU的功能不断增加,因此需要比8位MCU更多的处理能力。

DSP的使用

  在音视频应用中,DSP的使用是非常广的。在汽车电子中,DSP被用在信息娱乐系统中。一些信息娱乐设备会连到CAN网络,接收来自其他ECU的数据。应用DSP的另一个例子是人机界面,对于汽车,就是仪表盘。

  在一些汽车中,仪表盘的作用就象是车内网络的中央网关。因此,用在仪表盘中的处理器需要不只一个片上的CAN模块。

  传动系统中的ECU也需要带有CAN接口的DSP。到目前为止,第一个实现传动和高级安全功能的ECU就是基于DSP的。价格也是一个关键因素,DSP的成本在下降。但是,并不是所有的DSP都有汽车所需的外设,如片上CAN接口。有些DSP带有集成的CAN模块,但大多数DSP都没有。因此一些芯片制造商为具有CAN接口的32位MCU增加DSP功能,英飞凌公司的Tricore系列和飞思卡尔半导体的Coldfire系列MCU是两个典型例子。

更多的闪存

  更复杂的ECU需要更多的软件,更多的软件需要更多的存储器。更大的应用程序常常需要在使用前进行最后的升级,因此对闪存的需求是非常多的。有些ECU可能很快就需要1MB的Flash存储器,甚至有可能需要4MB的闪存,特别是电子稳定性控制和自适应巡航控制需要更大的存储器。有些厂商已经适时推出了带有大容量闪存的MCU。

  另一个发展趋势是,MCU提供不止一个CAN模块。32位的MCU可以执行不同的工作,并有可能连到CAN传动系统,以及其他车内CAN网络上,这些固有的网关功能被越来越多地采用。典型的例子是用于电子稳

定性控制、自适应巡航和智能灯光控制的ECU。

联合开发

       汽车制造商已经与芯片制造商开展了很多密切合作,大多数CAN控制器和带有片上CAN模块的MCU就是在与汽车工程师的合作当中开发出来的。在这些芯片制造商当中,Fujitsu已经开发了大约100种汽车用芯片和特定的汽车用芯片组。这不单是由于芯片的产量很多,汽车的特殊需求和对成本的敏感也是重要的原因,因此芯片上只有所需的功能,多余的功能一概没有。当然,汽车所需要的功能是一个都不能少的。出于这个原因,芯片制造商也参与到软件的标准化工作中,例如Autosar。在标准化过程中,ECU和传感器的集成是最困难的工作。软件的标准化只是一方面,一个标准的硬件平台意味着一个通用的MCU架构,有助于减少集成所花的力气。因此,一些芯片制造商为汽车电子产品开发了专门的基于ARM内核的MCU。

  传感器和执行器的直接组网大多是在传动系统、底盘等汽车应用之外完成的,这些设备可以用集成CAN模块的芯片组来实现。这些芯片将会集成功率芯片和智能的IGBT,因此这又要求芯片制造商、传感器制

造商和汽车工程师必须密切协作。在根据汽车标准和工程支持进行从前端和后端的芯片设计时,需要全面的专业知识,包括ICE(在电路仿真器)、应用笔记、软件例程和EMC优化在内的各种设计工具。

 
  
  
  
  
 
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