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汽车网络热成发展方向 引发新一轮竞争 |
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| http://cn.newmaker.com
1/25/2006 2:26:00 PM
中国电子报
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毋庸置疑，汽车电子已体现出网络化的发展方向，车载网络成为汽车电子领域的最大热点。提高控制单元间通讯可靠性和降低导线成本的网络总线技术应用成为动力所在，包括CAN、LIN、FlexRey、MOST、IDB1394等已成为现代汽车网络总线的关键技术。为适应这种潮流，上下游厂商都已围绕网络主题大做文章。
CAN LIN应用渐成主流 半导体厂商纷纷发力
目前，在国内众多车型都可发现网络总线技术的身影。国外CAN、LIN总线技术应用已经成熟，相应地在国内汽车市场的应用也已拉开序幕，CAN、LIN应用成为潮流之势。
汽车网络总线一般通过收发器、控制器进行信号传输，这成为半导体厂商角力的新阵地。目前市场上有关LIN控制器、收发器的厂商包括飞思卡尔、英飞凌、Microchip、富士通、NEC、Atmel等，Altera、CAST等提供IP内核。在这一领域，飞思卡尔实力强劲，飞思卡尔提供广泛的LIN产品系列，包括8/16/32位主MCU和8/16位从节点MCU，包括LIN物理层接口、LIN/CAN SBC(系统基础芯片)和IDC(智能分布式控制)。IDC产品是高度集成的单一封装芯片，包含一个8位MCU、LIN物理层接口、电压调节器和各种功率驱动(SMARTMOS)组件，非常适合空间有限的应用如后视镜或车窗升降器。
飞思卡尔汽车电子工程经理康晓敦表示，未来收发器演变一是适应不断提高的标准要求，如LIN标准已从最初的1.0版扩展到2.0版，因而需要做相应的升级改进。二是提高抗干扰性，提高可靠性。在收发器市场,飞利浦已销售10亿只支持不同车内网络(IVN)协议，包括J1850、CAN和LIN收发器予各个汽车制造商与零部件厂商,这一数字也间接印证了车载网络应用热度之高。据了解，飞利浦采用独特的新型绝缘体上硅芯片(SOI)技术推出的CAN收发器，具有卓越的EMC性能，既可提高可靠性又有效地降低系统成本。目前飞利浦正在力推其第三代A-BCD3 SOI技术，这种下一代SOI能将系统功能集成到一颗可靠的单片电路芯片中。
同时，为了加速基于LIN总线控制系统的开发周期，飞思卡尔公司开发了LIN开发平台(LIN DEMO)。LIN DEMO系统提供了完整的软件和硬件，其中软件包括标准的LIN底层驱动软件和LED显示的应用软件。用户可以在此平台上很快地搭建起LIN控制网络，从而减少开发周期，加快上市时间。
目前CAN在汽车动力和制动网络应用领域正大显身手。到目前为止，已经拥有20多家CAN控制器芯片生产商，包括飞思卡尔、英飞凌、英特尔、飞利浦、瑞萨、ST、TI等半导体厂商，市场上已有110多种CAN控制器芯片和集成CAN控制器的微处理器芯片。
各种高低速网络信号在汽车不同系统间“游走”，需要网关来充当“中转站”。富士通微电子高级系统设计工程师庞川指出，汽车上用网关可将多个同质或不同质网络连接，其意义在于减少网络上的信息量，提高系统的可靠性。飞利浦推出的SJA2020车内网络网关控制器是市场上第一个支持高达4个LIN主控制器与6个CAN2.0B信道的微控制器。此外，先进成熟的SPI与外部总线接口可以带来多媒体网络的快速接入，如MOST与IDB1394等。
国内车载网络开发在起步开发车身及多媒体网络是务实之策
虽然CAN总线标准已推出很多年，但我国的汽车CAN总线技术起步较晚，在中国的应用开发还刚刚开始，本土汽车电子厂商在跟进之余已显示出“新势力”。如浙江中科正方电子技术有限公司目前形成了以RS4、RS3、RS2为产品体系的汽车网络产品生产企业，涵盖了轿车、客车和卡车各领域，可以提供基于CAN技术的汽车网络产品。
但理想与现实之间总有差距，中国汽车电子厂商在基础的ECU开发方面还存在诸多缺失，开发车载网络ECU遭遇的是更深层次的考验，目前还没有这个实力帮助汽车制造商部署一个CAN网络。据业内人士介绍，目前更多的还主要是开发支持CAN的车载设备，配合某种车型的CAN网络使自己的产品支持这种总线通信协议。中科院电工研究所汽车电子应用研究组副研究员唐晓泉指出，目前国内从事车载网络的企业虽然说开发车载网络，但实际上做的是具有车载网络接口的零部件，而这种零部件一个是不行的，二个也没有意义。国内车载网络的现状是，在ECU中嵌入车载网络已做得不错，但与车载网络相关的工作还十分欠缺。
上海汽车电子工程中心总经理助理兼开发部部长杨晓锋介绍，在进行网络开发时主要解决软件的综合调度机制、多任务下的实时性问题、汽车恶劣环境下的鲁棒性问题等技术问题。而目前国内在这一领域投入开发的多，真正用的少，基本在样机的状态，就是因为缺少载体和在其他车型上成熟的案例。
那么国内本土汽车电子厂商应该如何在汽车网络化热潮中占据一席之地？唐晓泉介绍，车身和车载多媒体在汽车电子中占有很大的比重，涉及面很广，不可能被少数集团垄断。根据中国汽车电子的现状，作为企业发展车身电子及车载多媒体网络，是一项务实的决策。毕竟，相比CAN(方案测试通常就要两年左右的时间)，实现具备LIN网络功能的零部件则要简单得多，技术门槛很低，已有不少本土厂商准备进入，并且车身控制模块的开发相对较易，相应的LIN总线收发器、控制器解决方案选择也很多，2006年相信会有不少本土厂商推出相应的产品。
随着车载多媒体的不断发展，将为中国的汽车电子、IT和家电制造商带来新机遇。在汽车中，将己成功应用的家电网络技术移植到汽车媒体，并且实现家庭、汽车和办公媒体三位一体，这在技术上可行，而且与车载媒体的发展目标一致。上海交通大学教授殷承良介绍，家电行业转型时可以考虑向这个方向发展，早做准备，早做研究，应该是一个融入的好机会。
应用层不同对供应商提出高要求 搭建网络开发平台成必然
汽车总线应用层的标准化是促进总线技术应用的重要措施。目前涉及总线系统数据定义的应用层是由汽车制造商和汽车制造商的核心零部件厂家制定的。在轿车行业，在不同的汽车制造商甚至同一汽车制造商的不同系列轿车中，尽管他们使用同一总线和同一总线的物理层，其应用层是不相同的。
唐晓泉介绍，总线的应用层直接涉及到智能零部件中MCU的硬件资源和软件结构，同一个汽车零部件厂家在设计功能相同、但是为不同汽车制造厂家甚至同一汽车制造厂家不同型号汽车用的智能零部件时，不仅需要建设适应不同总线协议的测试体系，重新设计智能零部件的硬件系统和软件系统，而且还必须进行智能零部件的重新认证。这无形中对汽车电子厂商又增加了系统设计和生产成本。
对此，航盛深有感触。有关人士表示，目前每种车型的CAN总线网络都是定制的，为了与之配套，航盛必须交纳一定费用给该汽车制造商指定的第三方总线网络规划技术提供商，以得到必要的技术支持，如底层通信协议、软件接口等，这无形中设置了一个门槛，并进一步提高了研发成本,研发投入也很大。因此整车应用层的不同对国内本土厂商在配套能力与研发实力的考验更加严峻。
这一方面国内整车厂还需加紧“补课”。殷承良表示，目前合资整车厂是外方拥有自己的应用层协议，即便是合作方，对中方的开放也非常少，得到授权几乎不可能。虽然中方也意识到这一问题，但现阶段还是只能采用外方的技术与方案。但现在一些自主品牌的整车厂都在制定属于自己的应用层协议。据了解，国内有关机构制定的应用层标准是以J1939为参考来制定的指导性标准，对整车厂来说还是愿意拥有自己的应用层协议。
目前，国际上各个系统集成供应商以及整车厂都有自己的网络测试规范和标准，在行业内这没有一定的标准，国内在这方面也处于空白状态，这也是我国在ECU及网络技术发展中亟待解决的问题。浙江中科正方电子技术有限公司总工程师于冬清表示，国内整车厂商都意识到该问题，在逐步制定自己的应用层协议，如奇瑞、比亚迪，长安汽车等。预期在2年～3年内，各汽车生产企业会逐步形成自己的汽车网络应用层协议及相关标准。
汽车总线网络技术应用升级对国内整车与汽车电子厂商的考验是双重性的，未来还需要做好准备承接更多的挑战。
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MCU不断集成网络控制器
市场上存在独立的网络控制器或集成网络控制器或接口的MCU，来完成网络控制功能，他们各有用武之地，但显然集成是趋势使然。适应汽车电子控制单元集成度提高的趋势，如今半导体厂商推出的车用MCU中，早已集成了各种总线控制器或者接口，并随着市场应用趋势，不断迈向新的高度。
目前16位MCU正取代8位MCU成为车用MCU中增长最快的器件，也完全可以支持CAN/LIN车内网络总线协议。例如飞思卡尔新推出的16位MC9S12X MCU，基于该公司的HCS12架构，面向CAN总线网络和车身控制等汽车多路应用、仪表板、车门和底盘节点。
高性能32位MCU在汽车电子领域的应用亦在迅速扩展，今后会成为汽车动力系统、安全控制、多媒体信息娱乐的主角。除了基于Power PC的MPC系列以外，飞思卡尔发布了首个基于ARM架构的MAC7100 32位MCU系列，其需求重点是车身、底盘和安全性能。瑞萨也发布了集成CAN总线接口和1.5Mb大容量闪存的32位微控制器SH7059，可实现引擎控制的精确操作。
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