随着嵌入式控制芯片在汽车中应用范围的不断扩大，从动力传动到行车安全、汽车防盗、舒适性、再到驾驶者信息系统，规模巨大而极富挑战性的汽车市场将占据着重要地位。

    而嵌入式控制芯片-8位闪存PIC单片机性能高、价格低、封装合理、性价比高,成为汽车行业分布式智能系统设计人员的首选,其行车安全和防盗功能及汽车车身的电子化进一步为嵌入式解决方案带来了快速增长的机遇。这些高性能PIC单片机系列以及新的16位闪存dsPIC数字信号控制器(DSC)系列具备各种数字、模拟和CAN／LIN外设,并提供配套开发工具进行全面支持。

    2、8位PIC单片机基本架构与为汽车电子设计提供的理想特性

    2.1基本架构

    小型PIC单片机基本型或中档架构两种形式。

    基本型和中档PIC单片机改进的哈佛RISC指令集，能轻松地在6引脚到80引脚器件和384字节到128 KB的程序存储器间移植。PIC单片机仅有30多条指令，能在产品系列间无缝移植，它使用起来非常方便，是需要灵活性和性能的设计的最佳选择。

    Microchip将RISC的特性与改进的哈佛双总线架构相结合,创造了快速而灵活的10 MIPS PICl8F单片机内核,成为新型单片机设计最受青睐的架构。

    *基本型PIC单片机架构包括：8位6引脚闪存PlClOF系列和部分8引脚PICl2系列产品以及14-28引脚PICl6系列。精简的功能集和12位指令集使得基本型架构成为大多数经济型产品解决方案的不二选择。它提供两级深的硬件堆栈，能容纳2000个指令宇。

    基本型PIC单片机的最新系列PICl0F220和PICl0F222采用6引脚SOT-23封装，通过提供集成的8位模数(A/D)转换器，并将内部振荡器的工作频率提高到8 MHz以及短时器件复位定时器(Device ResetTimer，DRT)，对现有PIC10F系列产品作了补充。增加了PIC10F220和PIC10F222后，PIC10F系列现已有6种带有基本功能和比较器或A/D转换器的PIC单片机。PICIOF单片机系列现仍为最小巧的8位单片机。

    这些基本型PIC单片机系列的新系列可以让工程师在一般不使用单片机的嵌入式应用中采用单片机。低成本基本型PIC单片机的外形可轻松置入最小的嵌入式应用中，解决了空间局促的问题。

    *中档PIC单片机架构包括；PlC12和PIC16系列中的产品，它们具有闪存程序存储器，14位指令集且提供8引脚到64引脚的各种封装选项。中档PIC单片机众多特性中几个值得一提的特性还有：更深的硬件堆栈、多通道A/D转换器和EEPROM数据存储器。

    PIC单片机通过提供易用的开发环境和灵活的平台，为大多复杂应用问题提供了简单的解决方案能开发出技术可行靠性最强和最实惠的嵌入式应用,使复杂应用问题变成简单解决方案。

    *关于中档PIC单片机性能和功能得到增强并提供更多特性。

    有时某个应用需要的功率和功能要比基本型PIC单片机提供的稍多一些。Microchip的具有丰富外设的中档闪存PIC单片机能满足这些对嵌入式控制要求较高的应用。

    PICl6F690单片机提供了增强功能(图0为PIC16F690比较器框图-外设增强示例)，如可控脉宽调制(PWM)和 ，此外还增大了程序和数据存储器。几个板上外设的功能得到了增强，使之使用起来更加灵活和方便。

    这些增强功能包括一款带有更多内部和外部连接的新增比较器模块和一个多达12路通道的A/D转换器。增强的捕捉/比较/PWM模块包括PWM控制功能，可通过软件控制将PWM信号输出到多个引脚一这个功能为电机控制和电源应用的布线带来了更大的灵活性。此外，可由软件使能的欠压复位功能使设计人员能显著降低休眠模式下消耗的待机电流。

    基本型或中档架构两种形式，在性能和外设选项上有所区别，可以满足客户的不同需求，是简单易用、总成本低工程师青睐基本型PIC单片机。

    2.2 PIC单片机为汽车设计提供了以下理想特性：

    *闪存性能

    PEEC闪存特性：宽工作电压为2.0-5.5V；宽温度范围为400℃至+125℃;牢靠而可靠的操作;数据存储器耐用性为250℃时100万次的擦/写周期;数据保存期为+85℃;时超过40年;超低泄漏电流;块编程;典型编程时间为1-2秒;在整个电压和温度范围内可进行擦/写操作.创新的PEEC技术使产品牢固,运行可靠,在工业级温度范围下提供了业界领先的耐用性和数据保存期。

    *低功耗-纳瓦技术

    纳瓦技术使设计人员们得以掌控总体系统功耗。纳瓦技术可提供领先的低功耗,运行电压范围宽以及从直流到40MHz灵活的功耗管理技术。多达六种新的电源管理模式，设计者可灵活地在不同模式间切换,并在其应用软件设计中采用各种省电方法。

    多达六种增强型电源管理模式为：交替运行模式；多种闲置模式；随时模式切换；低电流定时器1和看门狗定时器。

    *片上模拟

    在PIC单片机上,能看到各种高精度模拟外设,包括高达12位模数转换器、比较器、运算放大器、欠压检测器、低压检测器、温度传感器、振荡器、电压参考以及数模转换器等。系统成本因元器件数的减少而得到了实质性的降低,电路板尺寸也因此而缩小。

    *通讯外设和协议

    PIC单片机采用CAN，LIN，EUSART和/SPI及其它通讯协议。Microchip提供各种CAN器件,包括存储容量最大的28引脚8位CAN单片机。EUSART可以较低的软件开销有效实现LIN。

    为什么把CAN引入嵌入式设计

    利用Microchip的控制器局域网络(CAN)总线解决方案，将把嵌入式设计中的通信与连接性能提高到一个新的水平。CAN串行总线协议最初是为汽车应用而建立的，即除了被设计用工业控制、航空/航天电子及医疗设备等各种使用指挥和控制网络的外，还可在大型客车和卡车/公共汽车及越野车上应用。它是一种可靠的高速通信协议，适合要求以1Mbps的比特率进行可靠通信的各种应用。在设计中采用CAN协议，是实现在苛刻的电气环境下仍能正常工作，且具有很高实时性能的一种低成本的可靠方法。

    可使用CAN协议的高性能嵌入式应用需求的完整产品，包括集成了CAN的8位单片机和16位数字信号控制器(DSC) 、独立的CAN控制器、CAN I/O扩展器和CAN收发器。

    灵活的CAN解决方案

    灵活的CAN解决方案有独立方案和集成方案两类,可适应不同的设计需要。若要对现有采用PIC~单片机的设计进行快速的CAN升级,只要添加一个独立的CAN控制器MCP2515和一个CAN收发器MCP2551，就能构建一个完整的CAN节点(见图1所示)。这种方法适合那些初次加入CAN功能的设计，或者那些需要在同一块板上实现CAN和非CAN应用的设计。很多PIC单片机本身有一个集成的CAN外设。若再结合一个CAN收发器MCP2551,就构建了一个完整的CAN节点，节省了占板空间和成本。

    集成了CAN的PIC单片机和dsPIC数字信号控制器

    己有完整的8位单片机和16位数字信号控制器产品系列，以满足采用CAN总线的高性能嵌入式应用的需要。集成了CAN 2.0B功能的8位单片机和16位数字信号控制器产品系列允许在同一个器件上执行复杂的控制算法和网络接口。片上外设包括A/D转换器、比较器、电机控制脉宽调制器、USART(RS485，RS232，LIN)和主/SPI。

    2.3新的16位闪存dsPIC数字信号控制器(DSC)系列

    *PIC单片扣机16位dsPIC数字信号控制器(DSC)

    对于需要更强功能和更高性能的设计人员来说,Microchip的dsPIC DSC正是他们需要的解决方案。DsPIC DSC系列将16位单片机的控制优势与数字信号处理器(DSP)的高速计算和大吞吐量结合于一个芯片上,具备完全实现的DSP引擎,30 MIPS非流水线性能,C编译器友好设计,人们熟悉的单片机架构以及设计环境。

    *高度安全的远程无钥门禁(RKE)

    KEELOQ系列跳码器件达到或超过了汽车所要求的高度安全RKE标准。KEELOQ技术特有随机代码发生功能,使任何高科技窃贼都无法破解汽车门禁系统。

    该技术采用复杂的非线性算法,每次都会发出各不相同而无法预测的代码。Microchip的编码器、解码器和收发器可方便地与其它系统单片机接口以极小的封装、极低的成本、提供了最高级别的汽车防盗。

    2.4 为PIC单片机方案提供了相辅相成的模拟和串行非易失性存储器解决方案及配套开发工具进行全面支持。

    *独立模拟和接口产品

    模拟和接口器件可完成优良汽车电子设计,其包括为：

    接口器件-CAN通讯器件,LIN总线收发器；电源管理-稳压器,监测器和MOSFET驱动器;

    温度管理-温度传感器和风扇控制器;线性器件-运算放大器和比较器与混合信号-模数转换器,数模转换器和数字电位器。

    *串行EEPROM

    高性能串行EEPROM，封装极其小巧,且读写操作所需的电压极低。这些存储产品还具备较长的数据保存期和更高的擦/写耐用性。

    *开发工具

    一整套支持其整个产品系列的低成本且易用的应用开发系统。MPLAB系列工具使系统设计人员能迅速而轻松地针对特定应用对PIC单片机或dsPIC DSC进行,编程缩短了客户产品的上市时间。这些世界级的MPLAB工具包括：器件编程器、演示板、开发工具包、集成开发环境、C编程器、在线编译器和仿真器。

    3、PIC分布式智能系统在汽车中的应用

    3.1四大扳块

    采用PIC单片机分布式智能系统可设计出创造力的汽车电子的解决方案并研发出各种类多样的产品,以解决复杂的难题。这就是行车安全/汽车防盗、舒适性/便利性与驾驶者信息/移动多媒体、动力传动四大扳块

    行车安全/汽车防盗包括：ABS控制器，安全气囊传感器控制器，安全气囊主控制器，LED灯，照明控制器，停车辅助控制，转向角传感器控制器，胎压监测。

    舒适性/便利性包括如下产品：气流控制，电池监测控制，罗盘导向控制器，门锁/后视镜控制器，被动无钥门禁，远程无钥门禁／发动机防盗锁止系统，座椅位置控制器，车窗升降控制器，雨刷控制器。

    驾驶者信息/移动多媒体包括：CD换片控制，GPS接收器控制，头顶显示器控制，MP3播放器控制，收音机控制，后座娱乐控制,方向盘控制。

    动力传动包括：定速巡航控制,电动停车刹车控制，电子助力转向控制，电子稳定性控制，引擎控制模块协处理器，燃油泵控制，变速箱控制，电热塞控制。

    3.2用PIC分布式智能系统在汽车电子中的应用列举

    *安全气囊冲撞传感器

    每辆汽车安装两个至七个传感器,一枚PIC单片机就能构建出一个可配置的分布式智能系统,照顾到汽车的前部、后部、两侧和中央。该单片机的片上EEPROM存储器可使设计人员在汽车上使用同一枚芯片,并轻松地在固件中校准传感器的位置。

    单周期的RISC架构为应用提供了至关重要的高计算吞吐量。Microchip的PMOS电可擦除单元(PEEC)存储技术具备领先的闪存可靠性和数据保存期,以保证在整个汽车寿命期间系统的性能。该器件小巧的14引脚封装使传感器适用于各种空间局促的应用领域,提高了设计灵活性。图2(a)为安全气囊冲撞传感器外形图

    *空气质量传感器

   这一重要的子系统可电子监测车内空气质量,自动调节通风机进行新风循环。该应用选用PIC单片机,因为其18引脚封装小巧,具备可与传感器接口的片上模拟比较器。其强大的RISC内核提供了所需的吞吐能力和性能。图2(b)为空气质量传感器外形图。

   *燃料电池监测系统的又一选择

   这一电池监测系统是为某领先的混合动力汽车设计的,它充分利用了Microchip为汽车设计提供的品种齐全的产品,包括10 MIPS闪存单片机和众多高精度独立模拟产品。该应用选用PICl8F单片机,主要由于其牢靠的闪存技术,与主处理器进行高效通讯的处理性能以及具备多个高分辨率模拟通道,缩小了电路板尺寸。图2(c)为燃料电池监测系统外形图。

   *悬挂电子控制单元(ECU)协处理器

   支持悬挂ECU主处理器的监控功能需要由一款牢靠的闪存单片机来完成。该应用选用PIC单片机,主要由于其性能高、吞吐量大、引脚数少,具备极其灵活的I/O以及片上模数转换器。PIC单片机上的看门狗定时器可独立于硬件以外操作,提高了系统的总体牢靠度。图2(d)为悬挂ECU协处理器外形图。