有關(guān)電控懸架及底盤(pán)的基礎(chǔ)知識(shí)

有關(guān)電控懸架及底盤(pán)的基礎(chǔ)知識(shí)懸架主要影響汽車(chē)的垂直振動(dòng)。傳統(tǒng)的汽車(chē)懸架是不可調(diào)整的，在行車(chē)中車(chē)身高度的變化取決于彈簧的變形。因此就自然存在了一種現(xiàn)象，當(dāng)汽車(chē)空載和滿載的時(shí)候，車(chē)身的離地間隙是不一樣的。尤其是一些轎車(chē)采用比較柔軟的螺旋彈簧，滿載后彈簧的變形行程會(huì)比較大，導(dǎo)致汽車(chē)空載和滿載的時(shí)候離地間隙相差有幾十毫米，使汽車(chē)的通過(guò)性受到影響。汽車(chē)不同的行駛狀態(tài)對(duì)懸架有不同的要求。一般行駛時(shí)需要柔軟一點(diǎn)的懸架以求舒適感，當(dāng)急轉(zhuǎn)彎及制動(dòng)時(shí)又需要硬一點(diǎn)的懸架以求穩(wěn)定性，兩者之間有矛盾。另外，汽車(chē)行駛的不同環(huán)境對(duì)車(chē)身高度的要求也是不一樣的。一成不變的懸架無(wú)法滿足這種矛盾的需求，只能采取折中的方式去解決。在電子技術(shù)發(fā)展的帶動(dòng)下，工程師設(shè)計(jì)出一種可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整的電子控制懸架來(lái)滿足這種需求，這種懸架稱為電控懸架，目前比較常見(jiàn)的是電控空氣懸架形式。以前空氣懸架多用于大客車(chē)上，停車(chē)時(shí)懸架下降汽車(chē)離地間隙減少，便于乘客上下車(chē)，開(kāi)車(chē)時(shí)懸架上升便于通行。這種空氣懸架系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、閥門(mén)、彈簧、氣室（氣囊）、減振器所組成。車(chē)輛高度直接靠閥門(mén)控制氣室的空氣流進(jìn)流出來(lái)調(diào)整。現(xiàn)在轎車(chē)用的電控懸架引入空氣懸架原理和電子控制技術(shù)，將兩者結(jié)合在一起。典型的電控懸架由電子控制元件（ECU）、空氣壓縮機(jī)、車(chē)高傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器、速度傳感器、制動(dòng)傳感器、空氣彈簧元件等組成?？諝鈴椈稍怯呻娍販p振器、閥門(mén)、雙氣室所組成。電控減振器頂部有一個(gè)小型電動(dòng)機(jī)，可通過(guò)它轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)調(diào)整量孔大小的控制桿將阻尼分成多級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)控制阻尼的目的。閥門(mén)也充當(dāng)了一個(gè)調(diào)節(jié)氣流的作用，通常雙氣室是連通的，合起來(lái)的總?cè)莘e起著空氣彈簧的作用，比較柔軟；但當(dāng)關(guān)閉雙氣室之間的閥門(mén)時(shí)，則以一個(gè)氣室的容量來(lái)承擔(dān)空氣彈簧的作用，就會(huì)變得硬，因此閥門(mén)起到控制“彈簧”變軟變硬的作用。電控懸架工作時(shí)，閥門(mén)的相互作用控制通向空氣彈簧元件的氣流量。傳感器檢測(cè)出汽車(chē)的行駛狀態(tài)并反饋至ECU，ECU綜合這些反饋信息計(jì)算并輸出指令控制空氣彈簧元件的電動(dòng)機(jī)和閥門(mén)，從而使電控懸架隨行駛及路面狀態(tài)不同而變化：在一般行駛中，空氣彈簧變軟、阻尼變?nèi)?，獲得舒適的乘坐感；在急轉(zhuǎn)彎或者制動(dòng)時(shí)，則迅速轉(zhuǎn)換成硬的空氣彈簧和較強(qiáng)的阻尼，以提高車(chē)身的穩(wěn)定性。同時(shí)，該系統(tǒng)的電控減振器還能調(diào)整汽車(chē)高度，可以隨車(chē)速的增加而降低車(chē)身高度（減小離地間隙），減少風(fēng)阻以節(jié)省能源；在車(chē)速比較慢時(shí)車(chē)身高度又可恢復(fù)正常。

CANbU￡咿汽車(chē)普適采用的始翌藤思摩阿汽車(chē)用總線技術(shù)CANbU￡咿汽車(chē)普適采用的始翌藤思摩阿在北美汽車(chē)行業(yè)，汽車(chē)內(nèi)有兩類網(wǎng)絡(luò)。第一類是動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)連接各個(gè)動(dòng)力與傳動(dòng)部件，有時(shí)也包括防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）。因此，通常采用高速控制器局域網(wǎng)（CAN）總線。動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng)的電子裝置在很大程度上受IC供應(yīng)商的控制，系統(tǒng)的差別不大。然而，在車(chē)身系統(tǒng)電子裝置中，那又是另外一種光景。這是汽車(chē)制造商充分展示自我的舞臺(tái)。例如，考察一下Mercedes或BMW，你會(huì)發(fā)現(xiàn)五花八門(mén)的車(chē)內(nèi)氣象控制裝置、電話接口以及儀表總匯。對(duì)汽車(chē)制造商來(lái)說(shuō)，這是樹(shù)立品牌的一項(xiàng)舉措。因此和動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng)不同，汽車(chē)制造商對(duì)車(chē)體總線和電子裝置擁有很大的控制權(quán)。美國(guó)CANCAN最初是一種歐洲標(biāo)準(zhǔn)，此后也在美國(guó)得到普及（圖1）。其潛在的運(yùn)行速率可達(dá)1Mbits/s，通常以半速率工作，以求控制射頻的輻射量。在某些場(chǎng)合，運(yùn)行的速率甚至更低，如125Kbits/s。第二類是車(chē)身系統(tǒng)電子裝置。它包括蓄電池與儀表盤(pán)電子裝置一類部件。這些裝置通常是用基于J1850標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)連接的。J1850總線的問(wèn)世約有15年的時(shí)間。CAN可也用于車(chē)身系統(tǒng)，但這是一種容錯(cuò)式總線。根據(jù)定義，CAN是一種兩線式總線?？偩€內(nèi)置容錯(cuò)功能，要是兩條線中有一條短接至地或開(kāi)路，網(wǎng)絡(luò)切換至一線方式，繼續(xù)工作。規(guī)范要求，從2線過(guò)渡至1線期間不能丟失數(shù)據(jù)位。為此，車(chē)身系統(tǒng)的物理層芯片比動(dòng)力與傳動(dòng)設(shè)備更復(fù)雜，即便它運(yùn)行在較低的速率。但是在故障狀態(tài)下，時(shí)序變得不可預(yù)測(cè)。采用CAN，要是傳輸路徑不通暢，最初的發(fā)送方會(huì)反復(fù)地發(fā)送消息。由于發(fā)送方未能接收到來(lái)自接收方的應(yīng)答信號(hào)，所以它知道線路發(fā)生了故障。這就導(dǎo)致不可預(yù)測(cè)的時(shí)序，當(dāng)然僅在故障狀態(tài)下。一個(gè)斷裂的節(jié)點(diǎn)獨(dú)占總線而不斷發(fā)送消息被稱為“串?dāng)_傻瓜”。即使汽車(chē)的某些部件具有“故障一安全”功能，其它部件未必具有這種功能。例如，安全氣囊不停地進(jìn)行診斷。如果檢測(cè)到故障，告警燈被接通，通知用戶對(duì)它進(jìn)行修理。在此狀態(tài)下安全氣囊不能工作，但它不會(huì)中止汽車(chē)的運(yùn)行。對(duì)ABS亦是如此，如果檢測(cè)到故障，ABS不能工作，但它不會(huì)中止制動(dòng)器的正常工作。容錯(cuò)型CAN當(dāng)然，也有某些部件不具備故障一安全功能，例如方向盤(pán)。這是真正需要容錯(cuò)功能的部件實(shí)例。Motorola公司正和Mercedes與BMW一起制訂新的協(xié)議來(lái)處理這類問(wèn)題。這可能是一種時(shí)間觸發(fā)系統(tǒng)，即便在故障狀態(tài)仍保持在可預(yù)測(cè)狀態(tài)。例如，為了防止出現(xiàn)串?dāng)_傻瓜問(wèn)題，使用單獨(dú)的總線保護(hù)芯片。芯片僅在所分配的時(shí)隙內(nèi)為節(jié)點(diǎn)打開(kāi)窗口，將消息放置在總線上。目前已經(jīng)完成該協(xié)議的初始設(shè)計(jì)。它稱為字節(jié)飛行技術(shù)，是一種安全系統(tǒng)用的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)。協(xié)議處理安全氣囊一類基本模塊間的連接。在正常條件下，總線工作在低速方式，約10Kbits/s,以減少輻射。但是在撞車(chē)期間，這里已無(wú)暇顧及輻射，它切換至高速方式。這種技術(shù)稱為分布系統(tǒng)接口（DSI）。C167是具有CAN功能的16位微控制器。該器件由Infineon研發(fā)，組合了4級(jí)流水式CPU（高達(dá)33MHz）和多種外設(shè)與增強(qiáng)的I/O功能（圖2）。片上功能包括4KbyteSRAM和高達(dá)128KbytesROM。片上CAN模塊符合CAN規(guī)范的2.0B工作版本。第二種CAN控制器由DallasSemiconductor提供，內(nèi)置與8051兼容的DS80C390微處理器。處理器最高速率為40MHz，也可選用內(nèi)部倍頻器，全速工作時(shí)能省去晶振，從而減少EMI。DS80C390具有兩個(gè)全功能的CAN2.0B控制器。除了標(biāo)準(zhǔn)的11位或擴(kuò)充的29位消息識(shí)別器，器件支持兩個(gè)獨(dú)立的8位媒體屏蔽和媒體判決字段，以便使用高級(jí)CAN協(xié)議。DS80C390備有4KbyteSRAM。一個(gè)22位程序計(jì)數(shù)器可訪問(wèn)最大4Mbyte外部程序存儲(chǔ)器和4Mbyte外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。汽車(chē)設(shè)計(jì)者可使用的另一種結(jié)構(gòu)是在法國(guó)研發(fā)的VAN總線。它與CAN類似，兩者都是多重結(jié)構(gòu)。但VAN具有不同的位編碼方案。

VAN協(xié)議主要是法國(guó)汽車(chē)制造商米用。目前也用于某些車(chē)身應(yīng)用。就動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng)而言，甚至在法國(guó)也集中在CAN總線上。osc.一?籍ROMosc.一?籍ROM圖N，瀝esG67是具有CAN功能的輯位微控制器CAN的又一種方案是NEC研發(fā)的，使用了最新32位微控制器的Atomic和CarGate。兩個(gè)器件組成專用的硬件基CAN橋接器，微控制器用作汽車(chē)內(nèi)各種網(wǎng)絡(luò)間的通信網(wǎng)關(guān)。這樣，微控制器可同時(shí)為5個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)管理多個(gè)任務(wù)，如動(dòng)力與傳動(dòng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、或車(chē)內(nèi)氣象控制裝置。通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)橋接器，控制器可讓主CPU擺脫某些例行任務(wù)。NEC器件與傳統(tǒng)的CAN基產(chǎn)品有明顯的區(qū)別，它提供“時(shí)間觸發(fā)”功能，信號(hào)是按時(shí)隙傳輸?shù)?，而不是根?jù)外部事件判決傳輸?shù)摹榱嗽黾影踩?，控制器?zhí)行“停工時(shí)間監(jiān)測(cè)”，來(lái)預(yù)測(cè)是否接收到規(guī)定時(shí)間幀內(nèi)的重要消息。橋接器包含了3個(gè)組件，可編程狀態(tài)機(jī)、存儲(chǔ)區(qū)（用于存儲(chǔ)在狀態(tài)機(jī)上所執(zhí)行的命令）、以及暫存緩沖器。狀態(tài)機(jī)讓汽車(chē)制造商根據(jù)自己的要求來(lái)決定分配給每個(gè)CAN接口的存儲(chǔ)器資源數(shù)量。另一種還在逐漸普及的總線是LIN(局部互連網(wǎng)絡(luò))。就性能而言，它比CAN慢，是局部區(qū)域，如車(chē)門(mén)，使用的一個(gè)分總線。換句話說(shuō)，CAN總線連接至車(chē)門(mén)，車(chē)門(mén)僅僅是CAN的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。從該節(jié)點(diǎn)再用LIN分總線連接車(chē)窗，反射鏡、門(mén)鎖等各個(gè)部件。安全氣囊的配置按類似的方式處理。CAN節(jié)點(diǎn)連接至主接口。然后用LIN分總線直接連接至傳感器。使用LIN分總線是由成本因素驅(qū)動(dòng)的。LIN節(jié)點(diǎn)的成本要比CAN節(jié)點(diǎn)低得多。同時(shí)，CAN總線能支持的節(jié)點(diǎn)數(shù)已接近其極限。高速領(lǐng)域，諸如娛樂(lè)系統(tǒng)，通常不是任務(wù)為主的應(yīng)用。如，控制汽車(chē)CD播放機(jī)的線路故障遠(yuǎn)不如ABS或安全氣囊故障嚴(yán)重。更高速度正在布署的一種高速線是面向媒體型系統(tǒng)傳送結(jié)構(gòu)(MOST)oMOST是一種光學(xué)高速網(wǎng)絡(luò)。它的一個(gè)主要特性是能傳送等時(shí)性數(shù)據(jù)。這個(gè)特性十分重要，因?yàn)樵诙鄶?shù)場(chǎng)合，數(shù)據(jù)到達(dá)的順序和時(shí)間比每個(gè)數(shù)據(jù)位都能到達(dá)更重要。明顯的例子是樂(lè)曲，樂(lè)曲的數(shù)據(jù)位即使是丟失了一位也應(yīng)按正確的順序播放。MOST是一種環(huán)型結(jié)構(gòu)。因此，如果發(fā)生故障，環(huán)被斷開(kāi)，總線就不能工作。由于這個(gè)原因，總線僅用于非任務(wù)為主的應(yīng)用，如娛樂(lè)系統(tǒng)。有幾個(gè)行業(yè)聯(lián)合組織正在定義標(biāo)準(zhǔn)多媒體總線。目前，這是一項(xiàng)很難出臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)?？赡艿臉?biāo)準(zhǔn)有幾個(gè)，北美有，歐洲也有。且有幾家消費(fèi)品公司希望參與此項(xiàng)工作。甚至傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)公司，如Microsoft和Intel，也正在出臺(tái)幾項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。高速總線的最大問(wèn)題是輻射。通常，總線的工作速度越快，其輻射量越大。一種可入選的高速多媒體總線是IEEE1394。遺憾的是，1394規(guī)定的連接器易產(chǎn)生輻射，不適合汽車(chē)使用。在多媒體領(lǐng)域，重要的是將消費(fèi)品技術(shù)和汽車(chē)專業(yè)知識(shí)相結(jié)合，使這些系統(tǒng)真正成為汽車(chē)的部件。通信和多媒體總線系統(tǒng)正在成為汽車(chē)研發(fā)中的一個(gè)熱門(mén)話題。在典型的汽車(chē)環(huán)境中有蜂窩電話、音響系統(tǒng)、車(chē)內(nèi)氣象控制設(shè)備、定位設(shè)備、以后可能還有數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)。要是將它們放置在各自的機(jī)盒中，用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接，就會(huì)浪費(fèi)很多資源。在理想的環(huán)境中，系統(tǒng)的核心是集中了很多智能的主控制器。這與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)十分相似，主機(jī)要連接不同的外設(shè)。新興的光學(xué)技術(shù)消除了最大潛在的問(wèn)題一輻射。采用的技術(shù)基本上與常規(guī)PC相同，只是要提高到汽車(chē)的檔次。這就是說(shuō)要考慮到溫度的制約、機(jī)械問(wèn)題、振動(dòng)、加速度等等。上述細(xì)節(jié)并不會(huì)出現(xiàn)在常規(guī)PC系統(tǒng)中。為了處理汽車(chē)中的音頻和視頻，帶寬需達(dá)到50或60Mbits/s。要是僅僅考慮音頻則容易得多。但自從DVD出現(xiàn)后，就希望在總線上傳送視頻信號(hào)，將這些信號(hào)傳送至后座供人們觀看。一個(gè)可入選的這類高速總線是Delphi研發(fā)的移動(dòng)媒體鏈路（MML）。MML是一種光學(xué)總線，可以高達(dá)110Mbits/s速率發(fā)送或接收信號(hào)。它是按集線器方案構(gòu)建的，即有一個(gè)所有分支都能連接的中心節(jié)點(diǎn)，這與環(huán)型結(jié)構(gòu)不同。是否會(huì)出現(xiàn)總線選擇不合理的情況？有時(shí)會(huì)。確實(shí)存在政治與地域的因素，驅(qū)使某些汽車(chē)制造商偏愛(ài)一種解決方案，但最終能取得成功的是最佳的解決方案。Agere的前身是LucentMicroelectronics，該公司也在密切關(guān)注汽車(chē)內(nèi)的通信應(yīng)用。它將這類系統(tǒng)稱為遠(yuǎn)程信息通信系統(tǒng)，定義了進(jìn)、出汽車(chē)的通信系統(tǒng)。公司的目標(biāo)是：通信系統(tǒng)既要安全可靠，又能提供娛樂(lè)或信息等其它服務(wù)。Agere的工作集中在三個(gè)特定的領(lǐng)域：音響和語(yǔ)音處理、數(shù)字音頻收音機(jī)、以及藍(lán)牙系統(tǒng)。第一個(gè)領(lǐng)域包括構(gòu)建免提套件和蜂窩電話、收音機(jī)或車(chē)身控制的應(yīng)用接口。公司提供衛(wèi)星服務(wù)的數(shù)字音頻收音機(jī)的芯片組。汽車(chē)內(nèi)配置藍(lán)牙技術(shù)似乎為時(shí)過(guò)早，但可能性也是極大的。

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apeachoenorabF圖3智能交通系統(tǒng)數(shù)據(jù)芯線C免提技術(shù)除了免提操作，基于DSP的芯片組能使雙方通話更加清晰，而不用提高說(shuō)話的聲音oDSPX作在100MIPS；能同時(shí)完成語(yǔ)音識(shí)別；免提操作；全雙工功能，包括消音響回聲、消線路回聲，抑制噪聲；同時(shí)傳送話音和數(shù)據(jù)；以及聲控存儲(chǔ)一記錄功能。CellPortSystems和Motorola也在各自通用免提系統(tǒng)中使用了這種芯片組。Agere公司的藍(lán)牙工作集中在汽車(chē)運(yùn)行時(shí)啟用免提接口。該技術(shù)將音響和語(yǔ)音應(yīng)用與藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，提供特有的、無(wú)縫的通用汽車(chē)免提套件。汽車(chē)套件是一個(gè)支持音頻或語(yǔ)音通道和控制通道的互連系統(tǒng)。這樣，啟用藍(lán)牙的遠(yuǎn)程信息通信控制通道能傳送用藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)建立的APIoAPI包括一組統(tǒng)一的、兼容的命令，用來(lái)應(yīng)答電話、實(shí)現(xiàn)呼叫，進(jìn)行手動(dòng)撥號(hào)或雙音多頻(DTFM)拔號(hào)，以及傳送其它數(shù)據(jù)。汽車(chē)多媒體接口協(xié)作組(AMI-C)是汽車(chē)行業(yè)的一個(gè)非贏利性機(jī)構(gòu)，它的創(chuàng)立是為了促進(jìn)電子網(wǎng)關(guān)技術(shù)的研發(fā)、推廣和標(biāo)準(zhǔn)化。電子網(wǎng)關(guān)用來(lái)連接汽車(chē)多媒體、遠(yuǎn)程信息通信系統(tǒng)、以及汽車(chē)內(nèi)的其它電子設(shè)備。AMI-C最近公布了車(chē)內(nèi)電子設(shè)備和服務(wù)的多媒體規(guī)范。規(guī)范確定了公共接口，減輕了與多個(gè)OEM要求有關(guān)的工作量和費(fèi)用。這類電子組件包括PDA與蜂窩電話，讓AMI-C兼容設(shè)備可互換地工作。AMI-C規(guī)范可采納1394或MOST作為它的高速總線。這些網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)規(guī)范將等待AMI-C的最后批準(zhǔn)，另行公布。初始規(guī)范將在AMI-C的研發(fā)階段制訂。毫無(wú)疑問(wèn)，1394總線將朝著汽車(chē)方向發(fā)展，其證據(jù)是1394貿(mào)易協(xié)會(huì)和智能交通系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線（IDB）論壇共同推出的規(guī)范草案。規(guī)范定義了裝備1394車(chē)輛的啟用要求。它確立了基本體系結(jié)構(gòu)，塑料光纖和銅導(dǎo)線連接器規(guī)范，供裝備1394嵌入式設(shè)備，如CD或DVD播放機(jī)、游戲機(jī)或計(jì)算機(jī)使用（圖3）。IDB-1394規(guī)范定義了汽車(chē)級(jí)物理層，包括電纜和連接器，供電方式，以及所有1394設(shè)備能與嵌入式汽車(chē)IDB-1394設(shè)備互操作所必需的高層協(xié)議。汽車(chē)結(jié)構(gòu)體系分成光纖嵌入式網(wǎng)絡(luò)與用戶使用端口（CustomerConveniencePort-CCP）兩部分。該規(guī)范是IEEE1394-1995、1394a-2000、和1394b標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充。下一步是制訂1394汽車(chē)功率管理規(guī)范，定于年底前完成。CCP由1394b物理層與連接器組成，讓用戶以熱插入方式插入他們的消費(fèi)類電子設(shè)備。嵌入式網(wǎng)絡(luò)能支持工作速率為100、200、或400Mbits/s的設(shè)備。汽車(chē)電子的EMC設(shè)計(jì)汽車(chē)電子處于一個(gè)充滿噪聲的環(huán)境，因此汽車(chē)電子必須具有優(yōu)電磁兼容(EMC)性能。而汽車(chē)電子的EMC設(shè)計(jì)中最主要的是微處理器的設(shè)計(jì)作者將結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)分析噪聲的產(chǎn)生機(jī)理并提出消除噪聲的方法。汽車(chē)電子常常工作環(huán)境很惡劣：環(huán)境溫度范圍為一40oC到125oC；振動(dòng)和沖擊經(jīng)常發(fā)生；有很多噪聲源，如刮水器電動(dòng)機(jī)、燃油泵、火花點(diǎn)火線圈、空調(diào)起動(dòng)器、交流發(fā)電機(jī)線纜連接的間歇切斷，以及某些無(wú)線電子設(shè)備，如手機(jī)和尋呼機(jī)等。汽車(chē)設(shè)計(jì)中一般都有一個(gè)高度集成的微控制器，該控制器用來(lái)完成大量的計(jì)算并實(shí)現(xiàn)有關(guān)車(chē)輛運(yùn)行的控制，包括引擎管理和制動(dòng)控制等。汽車(chē)電子設(shè)計(jì)不僅需要在這種噪聲環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)MCU的保護(hù)，同時(shí)也必須規(guī)范MCU模塊設(shè)計(jì)，確保MCU模塊發(fā)射的噪聲滿足相關(guān)的規(guī)范。在概念上，電磁兼容性(EMC)包含系統(tǒng)本身對(duì)噪聲的敏感性以及噪聲發(fā)射兩個(gè)部分。噪聲可以通過(guò)電磁場(chǎng)的方式傳播從而產(chǎn)生輻射干擾，也可以通過(guò)芯片上或者芯片外的寄生效應(yīng)傳導(dǎo)。在大多數(shù)汽車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，EMC變得越來(lái)越重要。如果設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不干擾其它系統(tǒng)，也不受其它系統(tǒng)發(fā)射影響，并且不會(huì)干擾系統(tǒng)自身，那么所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)就是電磁兼容的。在美國(guó)出售的任何電子設(shè)備和系統(tǒng)都必須符合聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)制定的EMC標(biāo)準(zhǔn)，而美國(guó)主要的汽車(chē)制造商也都有自己的一套測(cè)試規(guī)范來(lái)制約其供應(yīng)商。其它的汽車(chē)公司通常也都有各自的要求，如：SAEJ1113(汽車(chē)器件電磁敏感性測(cè)試程序)給出了汽車(chē)器件推薦的測(cè)試級(jí)別以及測(cè)試程序。SAEJ1338則提供關(guān)于整個(gè)汽車(chē)電磁敏感性如何測(cè)試的相關(guān)信息。SAEJ1752/3和IEC61967的第二和第四部分是專用于IC發(fā)射測(cè)試的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。歐洲也有自己的標(biāo)準(zhǔn)，歐盟EMC指導(dǎo)規(guī)范89/336/EEC于1996年開(kāi)始生效，從此歐洲汽車(chē)工業(yè)引入了一個(gè)新的EMC指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)(95/54/EEC)。檢查汽車(chē)對(duì)于電磁輻射的敏感性，應(yīng)該確保整個(gè)汽車(chē)在20到1000MHz的90%帶寬范圍內(nèi)參考電平限制在24V/米的均方根值以內(nèi)，在整個(gè)帶寬范圍以內(nèi)的均方根值在20V/米以內(nèi)。在測(cè)試過(guò)程中要試驗(yàn)駕駛員對(duì)方向盤(pán)、制動(dòng)以及引擎速度的直接控制，而且不允許產(chǎn)生可能導(dǎo)致路面上任何其他人混淆的異常，或者駕駛員對(duì)汽車(chē)直接控制的異常。由于芯片幾何尺寸不斷減小，以及時(shí)鐘速度的不斷增加都會(huì)導(dǎo)致器件發(fā)射超過(guò)500MHz的時(shí)鐘諧波，因此EMC設(shè)計(jì)非常重要。如摩托羅拉公司最新基于e500架構(gòu)的微控制器MPC5500系列，該芯片采用0.1微米工藝技術(shù)，時(shí)鐘頻率為200MHz。此外，產(chǎn)品成本的要求迫使生產(chǎn)商設(shè)計(jì)電路板時(shí)不使用地層并盡可能減少器件數(shù)量，汽車(chē)設(shè)計(jì)工程師將面對(duì)非常嚴(yán)格的設(shè)計(jì)約束挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)必須高度可靠，即使一百萬(wàn)輛汽車(chē)中有一輛存在一個(gè)簡(jiǎn)單的故障都是不允許的。沒(méi)有考慮EMC設(shè)計(jì)而召回所有汽車(chē)的事實(shí)證明這種做法不僅損失巨大，而且影響汽車(chē)廠商的聲譽(yù)。在電磁兼容設(shè)計(jì)中，“受害方”的概念通常指那些由于設(shè)計(jì)缺乏EMC考慮而受到影響的部件。受害部件可能在基于MCU的PCB或者模塊的內(nèi)部，也可能是外部系統(tǒng)。通常的受害部件是汽車(chē)免持鑰匙入車(chē)(Keyless-Entry)模塊中的寬帶接收器或者是車(chē)庫(kù)門(mén)開(kāi)啟裝置接收器，由于接收到MCU發(fā)出的足夠強(qiáng)的噪聲，這些模塊中的接收器會(huì)誤認(rèn)為接收到了一個(gè)遙控信號(hào)。汽車(chē)收音機(jī)通常也是受害部件：MCU可能產(chǎn)生大量的FM波段諧波，嚴(yán)重降低聲音質(zhì)量。分布在汽車(chē)中的其它模塊也可能受到類似的影響，基于MCU的模塊產(chǎn)生的發(fā)射噪聲經(jīng)由線纜傳播出去，如果MCU產(chǎn)生足夠強(qiáng)的噪聲對(duì)文本和語(yǔ)音進(jìn)行干擾，那么無(wú)繩電話和尋呼機(jī)也容易受到干擾。EMC設(shè)計(jì)很多EMC設(shè)計(jì)技術(shù)都可以應(yīng)用到電路板和SoC設(shè)計(jì)中。最具共性的部分就是傳輸線效應(yīng)，以及布線和電源分布網(wǎng)絡(luò)上的寄生電阻、電容和電感效應(yīng)。當(dāng)然，SoC設(shè)計(jì)中存在許多與芯片自身相關(guān)的技術(shù)，涉及基底材料、器件幾何尺寸和封裝等。首先了解傳輸線效應(yīng)。如果發(fā)送器和接收器之間存在阻抗不匹配，信號(hào)將產(chǎn)生反射并且導(dǎo)致電壓振鈴現(xiàn)象，因而降低噪聲容限，增加信號(hào)串?dāng)_并通過(guò)容性耦合對(duì)外產(chǎn)生信號(hào)發(fā)射干擾。IC上的傳輸線尺寸通常非常小，因此不會(huì)發(fā)射噪聲或者受到輻射噪聲的影響，而電路板上的傳輸線尺寸通常比較大，容易產(chǎn)生這種問(wèn)題，最常用的解決辦法是使用串聯(lián)終結(jié)器。在SoC設(shè)計(jì)中，噪聲主要通過(guò)寄生電阻和電容來(lái)傳導(dǎo)，而不是以電磁場(chǎng)的方式輻射。CMOS芯片通過(guò)一種外延工藝實(shí)現(xiàn)極低電阻基底的方法來(lái)增強(qiáng)抗閉鎖的能力，而基底的底側(cè)為基底噪聲提供了一種有效的傳導(dǎo)路徑，使得很難將噪聲源同敏感節(jié)點(diǎn)在電氣上分隔開(kāi)來(lái)。許多并行的p+基底觸點(diǎn)(contact)為阻性耦合噪聲提供了一個(gè)低阻抗路徑。在n阱和p溝道晶體管p基底的側(cè)壁以及底部之間會(huì)形成寄生電容，因而產(chǎn)生容性耦合噪聲，并且在n溝道晶體管的基底和源區(qū)之間形成pn結(jié)(見(jiàn)圖1)。單個(gè)pn結(jié)電容非常小，在一個(gè)VLSI的SoC設(shè)計(jì)中并行的電容總和通常是幾個(gè)納法，在連接到電源網(wǎng)絡(luò)之前將源區(qū)和基底直接連接可以短路掉這個(gè)電容。這種技術(shù)還消除了進(jìn)入基底的瞬時(shí)負(fù)電流而導(dǎo)致的體效應(yīng)(bodyeffect)o體效應(yīng)會(huì)增加耗盡區(qū)，并導(dǎo)致晶體管的Vt變高。同樣的技術(shù)也可以應(yīng)用于n阱p溝道晶體管，以減小容性耦合噪聲。然而，包含層疊晶體管的數(shù)字電路或者模擬電路通常都需要隔離源區(qū)。在這種情況下，增加Vss到基底或者Vdd到基底的電容能夠降低噪聲瞬態(tài)值。對(duì)模擬電路設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，體效應(yīng)通過(guò)改變偏置電流和信號(hào)帶寬降低了電路性能，因此需要使用其它解決辦法，如阱隔離。對(duì)數(shù)字電路，采用單一的阱最理想，可以降低芯片面積。通過(guò)認(rèn)真的設(shè)計(jì)可以對(duì)體效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。基底噪聲的另一個(gè)來(lái)源是碰撞離化(impact-ionization)電流，該噪聲跟工藝技術(shù)有關(guān)，當(dāng)NMOS晶體管達(dá)到夾斷(pinch-off)電壓時(shí)就會(huì)出現(xiàn)這種情況。碰撞離化會(huì)在基底產(chǎn)生空穴電流(正的瞬間電流)。通常，基底噪聲的頻率范圍可能高達(dá)1GHz，因此必須考慮趨膚效應(yīng)。趨膚效應(yīng)是指導(dǎo)體上隨著深度的增加感應(yīng)系數(shù)增大，在導(dǎo)體的中心位置達(dá)到最大值。趨膚效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致片上信號(hào)的衰減以及信號(hào)在芯片p+基底層的失真。為最大程度減小趨膚效應(yīng)，要求基底厚度小于150微米，該尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于某些基底允許的最小機(jī)械厚度，然而更薄的基底更易碎。噪聲源微控制器內(nèi)部存在四種主要的噪聲源：內(nèi)部總線和節(jié)點(diǎn)同步開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的電源和地線上的電流；輸出管腳信號(hào)的變換；振蕩器工作產(chǎn)生的噪聲；開(kāi)關(guān)電容負(fù)載產(chǎn)生的片上信號(hào)假象。許多設(shè)計(jì)方法可以降低同步開(kāi)關(guān)噪聲(SSN)。穿透電流是SSN的一個(gè)主要來(lái)源，所有的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器、總線驅(qū)動(dòng)器以及輸出管腳驅(qū)動(dòng)器都可能受到這種效應(yīng)的影響。這種效應(yīng)發(fā)生在互補(bǔ)類型的反相器中，輸出狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)p溝道晶體管和n溝道晶體管瞬間同時(shí)導(dǎo)通。確保在互補(bǔ)晶體管導(dǎo)通之前關(guān)斷另一個(gè)晶體管就可以實(shí)現(xiàn)穿透電流最小，在大電流驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)中，這可能要求一個(gè)前置驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制該節(jié)點(diǎn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換率。切斷不需要使用模塊的時(shí)鐘也可以降低SSN。很明顯，該技術(shù)同具體應(yīng)用十分相關(guān)，應(yīng)用該技術(shù)可以提高EMC性能。在類似摩托羅拉的MPC555和565這樣高度集成的微控制器芯片中，所有芯片的外圍模塊都具有這樣的功能。

SSN也會(huì)產(chǎn)生輻射干擾，瞬間的電源和地電流會(huì)通過(guò)器件管腳流向外部的去耦電容。如果該電路（包括邦定線、封裝引線以及PCB線）形成的環(huán)路足夠大，就會(huì)產(chǎn)生信號(hào)發(fā)射。而環(huán)路中的寄生電感會(huì)產(chǎn)生電壓降，將進(jìn)一步產(chǎn)生共模輻射干擾。共模輻射電場(chǎng)E的強(qiáng)度由下面等式計(jì)算:E=1.26x10-6Iwfl/dE=1.26x10-6Iwfl/d這里E的單位是伏特/米，Iw的單位是安培，f是單位為赫茲，l是路徑長(zhǎng)度，d是到該路徑的距離，l和d的單位都是米。復(fù)雜設(shè)計(jì)中頻率由特定的應(yīng)用需求來(lái)確定，不可能降低，因此SoC設(shè)計(jì)工程師必須認(rèn)真考慮如何通過(guò)降低Iw或l來(lái)降低電場(chǎng)強(qiáng)度。處理好時(shí)鐘域也能降低SSN。許多優(yōu)秀的SoC設(shè)計(jì)都是同步電路，這樣容易在時(shí)鐘上下沿處產(chǎn)生很大的峰值電流。將時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器分布在整個(gè)芯片中，而不是采用一個(gè)大的驅(qū)動(dòng)器，這樣可以使瞬態(tài)電流分布開(kāi)。另外一種可能的辦法是確保時(shí)鐘不互相重疊。當(dāng)然必須小心避免由于時(shí)序不匹配而產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)。更重要的是，時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)該在遠(yuǎn)離敏感的I/O邏輯信號(hào)，特別是模擬電路。當(dāng)前的復(fù)雜嵌入式MCU有許多輸出信號(hào)，大多數(shù)輸出信號(hào)都必須能夠快速地響應(yīng)電容負(fù)載。這些信號(hào)包括時(shí)鐘、數(shù)據(jù)、地址和高頻串行通信信號(hào)。對(duì)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，穿透電流和容性負(fù)載都會(huì)產(chǎn)生噪聲。應(yīng)用同樣的技術(shù)處理內(nèi)部節(jié)點(diǎn)可以解決輸出管腳驅(qū)動(dòng)器電路噪聲問(wèn)題。另外，管腳上信號(hào)的快速變換會(huì)產(chǎn)生反射引起的輸出信號(hào)線上的信號(hào)振鈴和串?dāng)_。將這種類型的噪聲源減到最小有許多解決方案。輸出驅(qū)動(dòng)器可以設(shè)計(jì)成驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度可以控制，并且可以增加信號(hào)轉(zhuǎn)換速率控制電路來(lái)限制di/dt。由于大多數(shù)器件測(cè)試設(shè)備同最終應(yīng)用相比，測(cè)試節(jié)點(diǎn)電容更高，所以通常更愿意指定一個(gè)固定值來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度的控制。例如，假定MPC5XX系列的MCU微控制器芯片的CLKOUT滿驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度是一個(gè)90pF的負(fù)載，并且是專為測(cè)試目的而設(shè)定。除了因?yàn)闀r(shí)序而考慮滿驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度外，最好使用降低的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度。上面介紹的技術(shù)對(duì)于降低噪聲有積極的作用，由于瞬態(tài)電流包絡(luò)延長(zhǎng)，平均的電流實(shí)際上會(huì)增加。在芯片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)LVDS物理層也可以減小由于輸出管腳上大的瞬態(tài)電流產(chǎn)生的噪聲，這種方式依靠差模電流源來(lái)驅(qū)動(dòng)低阻抗的外部負(fù)載（圖2）。電壓的擺幅限制在±300mV范圍內(nèi)。支持這種技術(shù)所需增加的管腳可以通過(guò)減少電源管腳來(lái)彌補(bǔ)，由于這種實(shí)現(xiàn)方式有效地降低了片上瞬態(tài)電流，因而輸出驅(qū)動(dòng)器通過(guò)電源基本上維持一個(gè)恒定的直流電流，而傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器中的瞬態(tài)電流則會(huì)在電容性負(fù)載上產(chǎn)生大的電壓擺幅。在振蕩器設(shè)計(jì)中有兩個(gè)方面會(huì)影響到EMC:輸入和輸出信號(hào)波形的形狀會(huì)產(chǎn)生影響；通過(guò)頻率抖動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)頻譜展寬并降低其窄帶功率的能力。振蕩器從本質(zhì)上屬于模擬電路，因而對(duì)工藝、溫度、電壓和負(fù)載效應(yīng)比SoC中的數(shù)字電路更敏感。使用自動(dòng)增益控制(AGC)電路形式的反饋來(lái)限制振蕩器信號(hào)幅度可以消除大部分這些效應(yīng)。AGC的另外一種替代實(shí)現(xiàn)就是雙模式振蕩器，可以在高電流模式和低電流模式之間切換。初始狀態(tài)下，電源接通時(shí)使用高電流模式確保較短的啟動(dòng)時(shí)間，然后切換到低電流模式確保最小噪聲。在集成了作為振蕩器電路一部分的鎖相環(huán)的SoC設(shè)計(jì)中，可以利用頻率抖動(dòng)在很小的范圍內(nèi)改變時(shí)鐘頻率，這樣隨著頻率在一個(gè)范圍上展開(kāi)，可以減少基本能量。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須仔細(xì)考慮確保這種改變的比率以及頻率范圍不會(huì)影響最終應(yīng)用中關(guān)鍵器件的時(shí)序。而在類似CAN、異步SCI和定時(shí)的I/O功能等廣泛應(yīng)用于汽車(chē)的串行通信中不能采取該方式。芯片上的開(kāi)關(guān)噪聲表明其自身就是期望信號(hào)輸出的一個(gè)阻尼振蕩，這是電感與芯片上負(fù)載電容串聯(lián)組合而產(chǎn)生的結(jié)果。對(duì)一個(gè)典型的片上總線來(lái)說(shuō)，負(fù)載是一個(gè)連接到許多三態(tài)緩沖器的長(zhǎng)的PCB布線，該負(fù)載的主體是電容，包括柵極，pn結(jié)以及互聯(lián)電容。消除電感或者降低di/dt可以減小或者消除噪聲。只有當(dāng)噪聲幅度大到會(huì)引起連接節(jié)錯(cuò)誤開(kāi)關(guān)時(shí)，才需要認(rèn)真考慮設(shè)計(jì)中的噪聲問(wèn)題。降低對(duì)于外部噪聲源的敏感性包括對(duì)外部器件以及內(nèi)部設(shè)計(jì)的考慮。外部的瞬態(tài)電流會(huì)引起管腳上的兩種情況：電壓變化會(huì)導(dǎo)致容性耦合的電流進(jìn)入器件；超出電源范圍的電壓最終會(huì)通過(guò)電阻路徑將電流傳導(dǎo)到器件中。汽車(chē)電子設(shè)計(jì)中，通常用外部RC濾波器來(lái)限制瞬態(tài)電壓擺幅和注入電流。必須小心，確保外部器件值考慮到漏電流效應(yīng)，尤其是模擬輸入時(shí)。值得注意的是，MCU和外圍IC的I/O管腳通常多達(dá)200個(gè)，這種解決方案所需的額外成本和電路板空間使工程師在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不愿意采用。最好的解決辦法是實(shí)現(xiàn)在芯片上的高度集成。硬件和軟件技術(shù)可以協(xié)同實(shí)現(xiàn)EMC性能要求。例如，許多MCU都具有在外部總線上輸出內(nèi)部訪問(wèn)的能力，通常情況下這些都是不可見(jiàn)的。這種方式對(duì)于調(diào)試非常有用，但是在一些設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)南到y(tǒng)中可能會(huì)產(chǎn)生外部的總線競(jìng)爭(zhēng)，從而使相關(guān)噪聲增加。在過(guò)去的工作中我曾遇到芯片上A/D變換器讀取值不正確的類似問(wèn)題，該問(wèn)題看上去似乎噪聲在某種程度上干擾了測(cè)量或者是變換。通過(guò)了解系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖，從表面上了解A/D變換器的輸入部分似乎一切都很正常，但是我注意到外部的EPROM以某種方式實(shí)現(xiàn)解碼，而這種解碼方式在某些非常特殊的情況下可能會(huì)引起總線競(jìng)爭(zhēng)，這種競(jìng)爭(zhēng)不會(huì)影響程序的任何運(yùn)行，但是會(huì)產(chǎn)生足夠的噪聲，因此會(huì)出現(xiàn)A/D變換偶然的錯(cuò)誤。通過(guò)改變解碼邏輯就迅速解決了這個(gè)問(wèn)題。汽車(chē)上的電子控制單元ECU現(xiàn)代轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)大都用電子燃油噴射系統(tǒng)，其中有一個(gè)形似方盒子的控制元件叫“ECU”，ECU的稱謂較多，有人稱它為電腦，有人稱它為微機(jī)，還有人稱它為微處理器，那么，它實(shí)際上是個(gè)什么東西呢？簡(jiǎn)單地說(shuō)，ECU由微機(jī)和外圍電路組成。而微機(jī)就是在一塊芯片上集成了微處理器(CPU)，存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口的單元。ECU的主要部分是微機(jī)，而核心件是CPU。ECU將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，根據(jù)存儲(chǔ)的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比加工，計(jì)算出輸出值，輸出信號(hào)再經(jīng)功率放大去控制若干個(gè)調(diào)節(jié)伺服元件，例如繼電器和開(kāi)關(guān)等。因此，ECU實(shí)際上是一個(gè)“電子控制單元”(ElectronicControlUnit)，它是由輸入電路、微機(jī)和輸出電路等三部分組成。輸入電路接受傳感器和其它裝置輸入的信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾處理和放大，然后轉(zhuǎn)換成一定伏特的輸入電平。從傳感器送到ECU輸入電路的信號(hào)既有模擬信號(hào)也有數(shù)字信號(hào)，輸入電路中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后傳遞給微機(jī)。微機(jī)將上述已經(jīng)預(yù)處理過(guò)的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，并將處理數(shù)據(jù)送至輸出電路。輸出電路將數(shù)字信息的功率放大，有些還要還原為模擬信號(hào)，使其驅(qū)動(dòng)被控的調(diào)節(jié)伺服元件工作。目前在一些中高級(jí)轎車(chē)上，不但發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用ECU，在其它許多地方都可發(fā)現(xiàn)ECU的蹤影。例如防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、4輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電控自動(dòng)變速器、主動(dòng)懸架系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)、多向可調(diào)電控座椅等都配置有各自的ECU。隨著轎車(chē)電子化自動(dòng)化的提高，ECU將會(huì)日益增多，線路會(huì)日益復(fù)雜。為了簡(jiǎn)化電路和降低成本，汽車(chē)上多個(gè)ECU之間的信息傳遞就要采用一種稱為多路復(fù)用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將整車(chē)的ECU形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也就是CAN數(shù)據(jù)總線。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器介紹在20世紀(jì)60年代，汽車(chē)上僅有機(jī)油壓力傳感器、油量傳感器和水溫傳感器，它們與儀表或指示燈連接。進(jìn)入70年代后，為了治理排放，又增加了一些傳感器來(lái)幫助控制汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)，因?yàn)橥诔霈F(xiàn)的催化轉(zhuǎn)換器、電子點(diǎn)火和燃油噴射裝置需要這些傳感器來(lái)維持一定的空燃比以控制排放。80年代，防抱死制動(dòng)裝置和氣囊提高了汽車(chē)安全性。今天，傳感器已是無(wú)處不大。在動(dòng)力系統(tǒng)中，有用來(lái)測(cè)定各種流體溫度和壓力（如進(jìn)氣溫度、氣道壓力、冷卻水溫和燃油噴射壓力等）的傳感器；有用來(lái)確定各部分速度和位置的傳感器（如車(chē)速、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、凸輪軸、曲軸、變速器的角度和速度、排氣再循環(huán)閥EGR）的位置等）；還有用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、爆震、斷火及廢氣中含氧量的傳感器；確定座椅位置的傳感器；在防抱死制動(dòng)系統(tǒng)和懸架控制裝置中測(cè)定車(chē)輪轉(zhuǎn)速、路面高差和輪胎氣壓的傳感器；保護(hù)前排乘員的氣囊，不僅需要較多的碰撞傳感器和加速度傳感器，還需要乘員位置、體重等傳感器來(lái)保證其及時(shí)和準(zhǔn)確的工作。面對(duì)制造商提供的側(cè)量、頂置式氣囊以及更精巧的側(cè)置頭部氣囊，還要增加傳感器。隨著研究人員用防撞傳感器（測(cè)距雷達(dá)或其他測(cè)距傳感器）來(lái)判斷和控制汽車(chē)的側(cè)向加速度、每個(gè)車(chē)輪的瞬時(shí)速度及所需的轉(zhuǎn)矩，使制動(dòng)系統(tǒng)成為汽車(chē)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的一個(gè)組成部分?？傊?，。老式的油壓傳感器和水溫傳感器是彼此獨(dú)立的，由于有著明確的最大值或最小值的限定，其中一些傳感器的實(shí)際作用就相當(dāng)于開(kāi)關(guān)。隨著傳感器向電子化和數(shù)字化方向發(fā)展，它們的輸出值將得到更多的相關(guān)利用。為此，制造商們正在開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)更好的傳感器。下面介紹一些一些這方面的新產(chǎn)品。離子檢測(cè)系統(tǒng)三菱（Mitsubishi電子公司）正在開(kāi)發(fā)一種車(chē)用離子檢測(cè)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)能夠通過(guò)檢測(cè)離子來(lái)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸的燃燒情況。當(dāng)可燃混合氣持續(xù)燃燒時(shí)，在燃燒峰面附近就會(huì)發(fā)生電離現(xiàn)象。把一個(gè)帶偏壓的測(cè)頭放入氣缸，就可以測(cè)出與電離狀況相關(guān)的離子流。這個(gè)能反映發(fā)動(dòng)機(jī)各種燃燒狀況的信息控制系統(tǒng)由帶測(cè)頭的火花塞、裝有測(cè)試附件的點(diǎn)火線圈及一套處理離子流信號(hào)的電子模塊構(gòu)成，它可以判別每個(gè)缸的點(diǎn)火、燃燒及爆震情況。進(jìn)一步的功能將是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的混合氣狀況加以監(jiān)控，即根據(jù)離子流所顯示的燃燒情況來(lái)控制每個(gè)缸的空燃比。冷車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)所排放的CO和HC是最多的，這就要求氧傳感器盡快起動(dòng)進(jìn)入閉環(huán)控制狀態(tài)°NGK火花塞有限公司研制出一種新型氧傳感器，它能在15s內(nèi)達(dá)到閉環(huán)控制。通過(guò)縮小加熱區(qū)和降低阻抗，改進(jìn)了傳感器的加熱裝置。由于采用新材料和新的溫控系統(tǒng)，使加熱器的壽命與現(xiàn)有類型相近，改善了低溫特性。側(cè)滑傳感器博世公司開(kāi)發(fā)一種雙向傳感器，它是由采用壓電晶體的線性加速度計(jì)組合而成。這樣的組合更有利于傳感器的設(shè)置、信號(hào)處理和封裝。這種傳感器有兩個(gè)經(jīng)過(guò)顯微加工的信號(hào)發(fā)生器并各自對(duì)應(yīng)著所測(cè)加速度方向的基準(zhǔn)面，對(duì)應(yīng)于某個(gè)基準(zhǔn)面的獨(dú)立信號(hào)就能測(cè)出相應(yīng)的作用力。而很高的品質(zhì)因數(shù)Q值使傳感器的封裝可以在常壓下進(jìn)行。壓電諧振式角速度傳感器三菱電子公司開(kāi)發(fā)的這種傳感器為玻璃一硅一玻璃結(jié)構(gòu)，其諧振部分是一個(gè)用浸蝕法制成的硅梁。通過(guò)外置振蕩器激發(fā)，其諧振頻率約為4KHz。梁的厚度與硅片相同，它的寬度和長(zhǎng)度通過(guò)浸蝕加工來(lái)決定。硅梁和玻璃支架的連接采用了真空下的陽(yáng)極焊接工藝，以確保其固有頻率變化很小。角速度的變化可根據(jù)硅梁振動(dòng)頻率變化引起的梁兩側(cè)玻璃支架上金屬電極間的電容變化值測(cè)出。傳感器電路由電容電壓(C-V)轉(zhuǎn)換器和同步解調(diào)器構(gòu)成。C-V轉(zhuǎn)換器是一個(gè)轉(zhuǎn)換電容的比較器(ASIC)。當(dāng)測(cè)量范圍在±200°/s時(shí)，非線性為±1%。高壓傳感器Denso公司開(kāi)發(fā)一種浸入式高壓傳感器。這些傳感器可用來(lái)檢測(cè)機(jī)油、液壓系統(tǒng)、汽油以及空調(diào)制冷劑的壓力，如制動(dòng)器的液壓控制系統(tǒng)、怠速下的空調(diào)機(jī)壓縮器和動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵、燃油控制系統(tǒng)、懸架控制系統(tǒng)以及自動(dòng)變速器中的液壓換擋系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的壓力變化在2?20MPa，而傳感器可耐壓38MPa。這種傳感器使用一種樹(shù)脂膠而不是通常使用的金屬和玻璃來(lái)封裝，以形成足夠大的油分子通道，實(shí)現(xiàn)了外型和元件間封尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì)。包括壓力感應(yīng)元件和放大電路在內(nèi)的所有元件都集中在一塊芯片上。直熱式檢測(cè)裝置GM研發(fā)中心正在試驗(yàn)使用一種直熱式檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)抑制后排末成年人座椅(RFIS)處的側(cè)量氣囊展開(kāi)。將乘員席表面的溫度與駕駛員座椅表現(xiàn)溫度加以對(duì)比，若兩者不同且與預(yù)定值差異較大，則氣囊的展開(kāi)就會(huì)受到抑制。乘員席的溫度由安置在座椅表面的熱敏電阻來(lái)測(cè)定，可采用直熱式或非直熱式熱敏電阻。實(shí)際上這種抑制系統(tǒng)可采用多種檢測(cè)方式，當(dāng)直熱式探測(cè)器的工作不夠可靠時(shí)，可采用其他方式來(lái)提高該系統(tǒng)的可靠性。曾有人建議配置別的傳感器，如測(cè)量體重、電容、振動(dòng)，使用超聲波、微波、光學(xué)及紅外線等。還有人建議為一個(gè)抑制系統(tǒng)配置多種檢測(cè)裝置，使其工作更加可靠。機(jī)油粘度傳感器何時(shí)更換機(jī)油一般是根據(jù)廠家規(guī)定的時(shí)間或里程來(lái)進(jìn)行。少數(shù)廠家采用了更先進(jìn)的方式，通過(guò)記錄發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和溫度來(lái)計(jì)算換油間隔°LucasVarity公司正在研制一種壓電振動(dòng)式粘度傳感器，其工作原理與振動(dòng)式粘度計(jì)相近一一振子（球型、片狀或棒式）在受到粘滯阻尼時(shí)其振頻會(huì)發(fā)生衰變。因此，依靠不同形狀的振子，就可以測(cè)出粘度和密度的一些參數(shù)。有一種振動(dòng)式粘度計(jì)的振子是石英棒，它能被激發(fā)扭振，通過(guò)測(cè)量與液體粘度相對(duì)應(yīng)的振幅和諧振頻寬，就可以確定粘度（準(zhǔn)確地說(shuō)應(yīng)是粘度和密度的綜合值）?？梢?jiàn)，振動(dòng)式粘度計(jì)是通過(guò)測(cè)量液體所傳遞的切變波形來(lái)確定粘度的一種裝置。然而，由于傳感元件與液體的接觸處切變波形會(huì)產(chǎn)生畸變而導(dǎo)致測(cè)試值與液體的對(duì)應(yīng)關(guān)系較差。粘度傳感器設(shè)置了一種界面來(lái)改善傳感元件與液體之間的接觸關(guān)系，其原理與我們熟知的應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和海洋船舶上的超聲波換能器相似。傳感器的核心是一個(gè)壓電轉(zhuǎn)換器，在它兩側(cè)施加電壓時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生切向運(yùn)動(dòng)。電極是用金屬蒸發(fā)沉積法布置在壓電晶體表面，然后整體涂上一層絕緣層。一臺(tái)掃頻儀通過(guò)振蕩器所產(chǎn)生的交變電壓來(lái)確定傳感元件的諧振頻率。因?yàn)樵谥C振時(shí)，傳感元件的電阻達(dá)到最大值，隨著液體粘度的變化，這個(gè)蜂值也相應(yīng)變化，并通過(guò)峰值檢測(cè)電路轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。絕緣層的厚度根據(jù)所測(cè)粘度的范圍來(lái)確定，因?yàn)閺囊后w界面處反射回來(lái)的切變波必須被絕緣層全部吸收，所以絕緣層的厚度大約是四分之一個(gè)波長(zhǎng)。磁敏式速度傳感器SST技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)了一種一體化的傳感器，它是把高磁阻（GMR）材料與半導(dǎo)體裝置合為一體的磁敏式速度傳感器。高磁阻材料的特點(diǎn)是隨磁場(chǎng)的變化其電阻值也發(fā)生變化。半導(dǎo)體裝置是由制作在同一塊BICMOS電路板上的信號(hào)處理器和電壓調(diào)節(jié)器所構(gòu)成。先將高磁阻材料噴鍍?cè)贐ICMOS板基上，采用光刻腐蝕工藝將其制成電阻，通過(guò)鋁箔把其連入BICMOS電路，再周邊鍍上一層合金以聚集磁力線。這種傳感器是雙極型結(jié)構(gòu)，通過(guò)電平轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)方波形脈沖信號(hào)，其輸出頻率與軟磁信號(hào)輪齒的回轉(zhuǎn)頻率是相同的，而勵(lì)磁機(jī)構(gòu)是一塊永久磁鐵。由于傳感器的信號(hào)處理電路是直流耦合式，所以可處理零速狀態(tài)。而其具有高靈敏度使之在較大氣隙下也能工作。采用上述技術(shù)的ABS傳感器具有零速處理、輸出信號(hào)在兩電平之間變化的雙極型結(jié)構(gòu)，脈沖頻率與信號(hào)輪齒或磁極的回轉(zhuǎn)頻率相同的特點(diǎn)。在允許溫度和工作頻率范圍內(nèi)，其頻寬比為（50±10）%，輪齒模數(shù)2.5時(shí)，氣隙特性可達(dá)3mm汽車(chē)防盜GSM報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)『摘要』本文首先簡(jiǎn)單介紹本公司研發(fā)的GSM汽車(chē)防防盜報(bào)警系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)過(guò)程。接著詳細(xì)介紹Freescale半導(dǎo)體公司最新推出的新型加速度傳感器的工作原理，并與汽車(chē)防盜GSM報(bào)警器的結(jié)合的實(shí)際應(yīng)用情況。最后小結(jié)本設(shè)計(jì)使用加速度傳感器的情況、存在的問(wèn)題以及設(shè)計(jì)的改進(jìn)思想。1引言隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，人們的生活水平日益提高，汽車(chē)的應(yīng)用發(fā)展迅速，各類汽車(chē)的擁有量不斷提高。汽車(chē)的普及應(yīng)用為人們的生活帶來(lái)了方便，但同時(shí)汽車(chē)的使用也給人們提出了一大難題一一汽車(chē)防盜。汽車(chē)防盜成為了有車(chē)主們生活中的熱門(mén)話題，也是汽車(chē)制造商關(guān)心的熱點(diǎn)，目前各種汽車(chē)防盜方法和產(chǎn)品層出不窮。但是，汽車(chē)防盜問(wèn)題依舊沒(méi)有完全解決，可謂道高一尺、魔高一丈。汽車(chē)失竊案件還是時(shí)有發(fā)生，為人們的生活和財(cái)產(chǎn)帶來(lái)很大的損失?，F(xiàn)有的方法有基于物理措施的，如防盜車(chē)門(mén)，防盜車(chē)窗；也有借助電子手段的，如電子門(mén)鎖，電子報(bào)警器等等。隨著科技的發(fā)展，汽車(chē)是越來(lái)越安全了，但是竊車(chē)賊的手段也是越來(lái)越高明了。防盜車(chē)窗還是能被打破，電子鎖照樣能被撬開(kāi)，也就是汽車(chē)盜竊的物理途徑不能被完全切斷。我們可以想象這樣一個(gè)竊車(chē)的場(chǎng)景：汽車(chē)先被拖到一個(gè)偏僻的角落（異常移動(dòng)），接著車(chē)窗或者車(chē)門(mén)被強(qiáng)力打開(kāi)（異常的振動(dòng)和震動(dòng)），隨后汽車(chē)就被盜走了。于是我們想如何在這些異常情況發(fā)生時(shí)，能自動(dòng)的被快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)到，同時(shí)快速、有效的報(bào)警呢？本設(shè)計(jì)是為了解決傳統(tǒng)汽車(chē)防盜方式的缺點(diǎn)和不足而開(kāi)發(fā)一種嶄新的集成傳感、控制和報(bào)警三大功能模塊的汽車(chē)防盜GSM報(bào)警系統(tǒng)，通過(guò)安裝該報(bào)警器在汽車(chē)中，當(dāng)傳感器收到汽車(chē)震動(dòng)、移動(dòng)信號(hào)時(shí)，以GSM網(wǎng)絡(luò)為信道，把報(bào)警信息通過(guò)短信/電話通知用戶，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的報(bào)警效果。2汽車(chē)防盜GSM報(bào)警器特點(diǎn)現(xiàn)行流行的汽車(chē)防盜器可以簡(jiǎn)單歸納為三大類，即：機(jī)械式防盜器、電子防盜器和網(wǎng)絡(luò)防盜器，從盜車(chē)者破解的難度看，上述三類防盜器越往后科技含量越高，但價(jià)格也基本與科技含量成正比。（1） 機(jī)械式防盜器機(jī)械式防盜裝置是市面上最簡(jiǎn)單、最廉價(jià)的一種防盜裝置，其原理十分簡(jiǎn)單，即鎖住轉(zhuǎn)向盤(pán)、控制踏板或擋柄。優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格便宜，安裝簡(jiǎn)便，幾百元甚至幾十元就能搞定。缺點(diǎn)：防盜不徹底，每次拆裝比較麻煩，不用時(shí)還得找地方放置。（2） 電子防盜器電子防盜裝置電子防盜就是給車(chē)鎖加上電子識(shí)別碼，開(kāi)鎖或配鑰匙都需要輸入十幾位密碼。電子防盜的最大賣(mài)點(diǎn)在于密碼解鎖和聲訊報(bào)警。電子防盜裝置的主要功能有以下四種：聲訊報(bào)警功能、安全提示功能、遙控尋車(chē)功能、中央門(mén)鎖遙控功能。（3） 網(wǎng)絡(luò)防盜器網(wǎng)絡(luò)防盜裝置即利用現(xiàn)代電子信息技術(shù)、航天技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)與車(chē)主的實(shí)時(shí)信息反饋，以全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）為代表。其利用接收衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)與地面監(jiān)控設(shè)備和GPS信號(hào)接收機(jī)組成全球定位系統(tǒng)，衛(wèi)星星座連續(xù)不斷發(fā)送動(dòng)態(tài)目標(biāo)一一汽車(chē)的三維位置、速度和時(shí)間信息，從接收到的反饋信息來(lái)獲知汽車(chē)當(dāng)時(shí)所處的位置。目前的GPS系統(tǒng)具有車(chē)輛定位、反劫報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)防盜、遙控熄火、車(chē)內(nèi)監(jiān)聽(tīng)、拋錨救援、路況信息、人工導(dǎo)航、車(chē)輛查詢等多種功能。GPS防盜的缺陷：一是沒(méi)有建立衛(wèi)星定位地面監(jiān)控中心的地區(qū)GPS無(wú)法工作；二是由于衛(wèi)星數(shù)量有限，信息掃描覆蓋存在一定“盲區(qū)”，從而使監(jiān)控實(shí)際上經(jīng)常處于間斷“丟失”狀

態(tài)；三是價(jià)格一般都在數(shù)千元以上，光安裝一套不帶顯示屏的GPS就需要花費(fèi)六七千元，而每年還需向服務(wù)商交納近千元的服務(wù)費(fèi)。高昂的費(fèi)用讓許多車(chē)主望而卻步。本公司研發(fā)的汽車(chē)防盜GSM報(bào)警系統(tǒng)是集傳統(tǒng)車(chē)載式防盜報(bào)警單元和GSM全球通移動(dòng)通信網(wǎng)路控制為一體的高科技產(chǎn)品。該產(chǎn)品無(wú)需設(shè)運(yùn)營(yíng)中心，依托覆蓋率極高的GSM公眾網(wǎng)絡(luò)，利用GSM無(wú)線通訊業(yè)務(wù)和短消息增值業(yè)務(wù)，采用人車(chē)互動(dòng)主動(dòng)防盜模式，對(duì)車(chē)輛進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和定位；具有遙控監(jiān)聽(tīng)現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音功能、遙控呼叫語(yǔ)音報(bào)警功能、發(fā)送和遙控關(guān)閉報(bào)警短消息功能、被劫報(bào)警按鍵、振動(dòng)報(bào)警等功能，使車(chē)主擺脫了看不到、聽(tīng)不見(jiàn)的被動(dòng)防盜尷尬局面；無(wú)需設(shè)運(yùn)營(yíng)中心，解決7GPS入網(wǎng)成本高以及普通的車(chē)輛防盜報(bào)警器監(jiān)控范圍小，不勝其煩地聲響噪音等問(wèn)題，能讓您的汽車(chē)隨時(shí)隨地盡在您的掌握之中。3本設(shè)計(jì)工作原理和設(shè)計(jì)過(guò)程本系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)汽車(chē)遭受盜竊時(shí)，由于車(chē)身的異常運(yùn)動(dòng)情況被加速度傳感器所監(jiān)測(cè)到，系統(tǒng)CPU根據(jù)兩個(gè)加速度傳感器的三路加速度信息，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)定的分析、處理和分類算法，生成若干類報(bào)警信息；同時(shí)，系統(tǒng)CPU控制GSM模塊發(fā)出短信報(bào)警。本設(shè)計(jì)汽車(chē)防盜GSM報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)情況：首先，利用加速度傳感器檢測(cè)汽車(chē)的是否存在異常移動(dòng)、異常振動(dòng)、異常振動(dòng)、異常提升和車(chē)身異常切斜等等情況。其次，控制單元根據(jù)算法模型分析、確認(rèn)上述異常情況的發(fā)生。最后，GSM模塊收到確認(rèn)的異常情況信號(hào)信息，便向預(yù)先設(shè)置的用戶發(fā)送報(bào)警信息，如公安部門(mén)、用戶及第二級(jí)用戶。用戶接到報(bào)警信息后還可以回?fù)鼙O(jiān)聽(tīng)，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)。下面給出一個(gè)應(yīng)用示意圖（見(jiàn)圖1）：圖1本系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖戶用nonono圖1本系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖戶用nonono下面根據(jù)系統(tǒng)框圖和軟件流程圖具體介紹本設(shè)計(jì)的工作原理和設(shè)計(jì)過(guò)程。圖2系統(tǒng)功能框圖如圖2所示，本系統(tǒng)主要由三部分組成；傳感模塊、控制模塊和報(bào)警模塊組成。傳感模塊由兩塊加速度傳感器組成:MMA1260D和MMA6260QOMMA1260D是一塊1.5g的z軸向加速度傳感器；MMA6260Q是一塊1.5g的x-y雙軸向加速度傳感器，兩個(gè)加速度傳感器搭配、組合，可以得出xyz三個(gè)方向上的加速度信息，進(jìn)而通過(guò)軟件算法可以得到速度、位移等信息?？刂颇K是一塊56F8323，它是Freescale半導(dǎo)體公司集成出色的、具有DSP運(yùn)算能力的、豐富MCU外圍的16位CPU，利用它既可以完成從傳感器輸入的模擬信號(hào)的采樣工作，又可以由它通過(guò)集成的SCI控制器控制GSM模塊的工作。GSM模塊，由它發(fā)送報(bào)警信息完成系統(tǒng)的報(bào)警工作。圖3是本設(shè)計(jì)系統(tǒng)主程序的運(yùn)行流程圖，主要實(shí)現(xiàn)加速度傳感器的信號(hào)采集、分析和報(bào)警信息的提取、判斷以及分類的工作。此外，還有負(fù)責(zé)控制GSM模塊相應(yīng)報(bào)警信息的接收和發(fā)送工作。

協(xié)電數(shù)更處理即分柝圖3主程序流程圖4加速度傳感器原理和應(yīng)用Freescale新型加速度傳感器的性能分析和應(yīng)用研究是本設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，同時(shí)，在本設(shè)計(jì)的研究工程中總結(jié)出了一些基本的規(guī)律，對(duì)其多種應(yīng)用方式也進(jìn)行了初步的嘗試。下面就先簡(jiǎn)單介紹一下加速度傳感器的基本特性，接著討論其應(yīng)用的方式和方法。（1）加速度傳感器的特性傳感器的芯片選型：在X和Y軸向選用2004年的Freescale半導(dǎo)體公司的新品——MMA6260Q芯片，這是個(gè)雙軸向低G微機(jī)電加速度傳感器；在Z軸向選用MMA1260D芯片，這是一款Z軸向敏感的微機(jī)電加速度傳感器。微機(jī)電器件是一類有著許多優(yōu)點(diǎn)的半導(dǎo)體器件，用微機(jī)電系統(tǒng)做成的加速度傳感器也有傳統(tǒng)傳感器所沒(méi)有的新特性。傳統(tǒng)的加速度傳感器的核心是一個(gè)陀螺儀，它是一個(gè)精致的但是昂貴的儀器。而Freescale半導(dǎo)體公司的加速度傳感器是一種表面微機(jī)電工藝的集成電路傳感器，這種器件是由一個(gè)表面微機(jī)電工藝的電容傳感元胞和一個(gè)信號(hào)調(diào)理ASIC構(gòu)成的單個(gè)集成電路，見(jiàn)圖4,其為加速度傳感器簡(jiǎn)化的功能方框圖：圖4簡(jiǎn)化的加速度傳感器功能模塊框圖（2）應(yīng)用方式和方法本設(shè)計(jì)的研究工作主要集中在加速度傳感器的算法研究，并取得了階段性的成果。在建立算法和實(shí)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，加速度傳感器的應(yīng)用可以分成兩大類，其對(duì)應(yīng)著兩大類算法。加速度傳感器的兩類應(yīng)用分別為動(dòng)態(tài)加速度的應(yīng)用和靜態(tài)加速度的應(yīng)用。其中，動(dòng)態(tài)加速度的應(yīng)用可以是震動(dòng)、振動(dòng)、移動(dòng)、定位信息的檢測(cè)和控制；靜態(tài)加速度的應(yīng)用可以是目標(biāo)傾斜和轉(zhuǎn)動(dòng)信息的檢測(cè)和控制。本設(shè)計(jì)的應(yīng)用主要是靜態(tài)加速度的應(yīng)用。對(duì)應(yīng)于兩類不同的應(yīng)用，加速度傳感器的算法可以歸結(jié)為兩大類，即靜態(tài)加速度補(bǔ)償算法和動(dòng)態(tài)加速度補(bǔ)償算法。前者是針對(duì)動(dòng)態(tài)加速度的應(yīng)用，其目的是要排除靜態(tài)加速度，即由重力引起的加速度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響；后者是針對(duì)靜態(tài)加速度的應(yīng)用，其目的則是排除動(dòng)態(tài)加速度的影響。靜態(tài)加速度補(bǔ)償算法的實(shí)現(xiàn)主要依靠加速度平衡點(diǎn)自校正的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)；而動(dòng)態(tài)加速度補(bǔ)償需要借助于高頻濾波的方法，可以采用模擬低通濾波器或者數(shù)字低通濾波器濾除加速度對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)中因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)（包括平動(dòng)、振動(dòng)等等）。5應(yīng)用情況和改進(jìn)設(shè)想如上所述，本設(shè)計(jì)主要是加速度傳感器的應(yīng)用。現(xiàn)在就其在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況作個(gè)總結(jié)，并提出一點(diǎn)改進(jìn)設(shè)想。在本設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了加速度傳感器的基本應(yīng)用，也體現(xiàn)了low-g加速度傳感器高靈敏度的特點(diǎn)。但是在應(yīng)用中存在許多不足，仍須改進(jìn)。為什么會(huì)產(chǎn)生這些問(wèn)題呢？首先，加速度傳感器有一定的感應(yīng)帶寬和其變化頻率，在設(shè)計(jì)中采用純軟件，也就是純數(shù)字的設(shè)計(jì)方法處在缺陷。數(shù)模轉(zhuǎn)換的速度有限，使得快變的加速度信號(hào)不能被很好的采集、利用。其次，對(duì)于連續(xù)變化的電壓模擬量做精度有限的數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換必然犧牲模擬量的精度，并且必須考慮數(shù)模轉(zhuǎn)換本身存在的誤差使得加速度的定標(biāo)變得很困難。我們?cè)诤罄m(xù)的研究工作中會(huì)在一下改進(jìn)。改變?cè)械募冘浖膶?shí)現(xiàn)方法，改為軟硬件并用的方法，把原本的純軟件的積分，也就是數(shù)字量的累加改成采用模擬積分器的方法，而且改用模擬方法的自矯正，增加模擬低通濾波器。6小結(jié)本設(shè)計(jì)著眼于加速度傳感器的振動(dòng)、震動(dòng)、傾斜、提升、移動(dòng)和玻璃破碎等防范信息的數(shù)字信號(hào)處理（包括區(qū)分、判斷、噪音濾除、形態(tài)綜合分析等等）算法的研究，并結(jié)合本公司的成熟技術(shù)一一GSM短信發(fā)送和報(bào)警技術(shù)，構(gòu)成新的應(yīng)用一一汽車(chē)防盜GSM報(bào)警系統(tǒng)，可望年內(nèi)向社會(huì)推廣。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車(chē)中的應(yīng)用摘要：社會(huì)進(jìn)入了信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，人們對(duì)汽車(chē)的要求不再滿足于一種代步工具，更希望汽車(chē)是生活及工作范圍的一種延伸。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，以數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)總線為代表的現(xiàn)場(chǎng)儀表、設(shè)備大量應(yīng)用，繁瑣的現(xiàn)場(chǎng)連線被單一簡(jiǎn)潔的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)所代替，汽車(chē)也開(kāi)始步入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代?，F(xiàn)在，社會(huì)進(jìn)入了信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，人們對(duì)汽車(chē)的要求不再滿足于一種代步工具，更希望汽車(chē)是生活及工作范圍的一種延伸，在汽車(chē)上就像在自己的辦公室和家里一樣工作和生活。與此同時(shí)，汽車(chē)電子化也日益飛速發(fā)展，被認(rèn)為是汽車(chē)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中的一次革命，汽車(chē)電子化的程度被看作是衡量現(xiàn)代汽車(chē)水平的重要標(biāo)志。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，以數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)總線為代表的現(xiàn)場(chǎng)儀表、設(shè)備大量應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備發(fā)生了巨大的變化。繁瑣的現(xiàn)場(chǎng)連線被單一簡(jiǎn)潔的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)所代替，信號(hào)傳輸質(zhì)量也大大提高，汽車(chē)也開(kāi)始步入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。按照對(duì)汽車(chē)行駛性能作用的影響劃分，可以把汽車(chē)電子產(chǎn)品歸納為兩類：一類是汽車(chē)電子控制裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、車(chē)身電子控制。一類是車(chē)載汽車(chē)電子裝置，包括汽車(chē)信息系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車(chē)音響及電視娛樂(lè)系統(tǒng)、車(chē)載通信系統(tǒng)、上網(wǎng)設(shè)備等。在汽車(chē)電子控制裝置方面的應(yīng)用汽車(chē)日益電子化，相關(guān)電子設(shè)備開(kāi)始大量應(yīng)用，這必然將導(dǎo)致汽車(chē)布線更長(zhǎng)更復(fù)雜，而運(yùn)行可靠性降低、故障維修難度增大。特別是電子控制單元的大量引入，為了提高信號(hào)的利用率，要求大批的數(shù)據(jù)信息能在不同的電子單元中共享，汽車(chē)綜合控制系統(tǒng)中大量的控制信號(hào)也需要實(shí)時(shí)交換，傳統(tǒng)線路已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這種需求。在汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)中，各電子設(shè)備之間采用了數(shù)字式串行通訊，一對(duì)總線上有多個(gè)設(shè)備。這種網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了布線，減少了電氣節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和導(dǎo)線的用量，使裝配工作更為簡(jiǎn)化，同時(shí)也增加了信息傳送的可靠性，實(shí)現(xiàn)了車(chē)內(nèi)的電子設(shè)備在分布應(yīng)用中信息和資源共享，通過(guò)數(shù)據(jù)總線可以訪問(wèn)任何一個(gè)電子控制裝置，讀取故障碼對(duì)其進(jìn)行故障診斷，使整車(chē)維修工作變得更為簡(jiǎn)單。目前電子技術(shù)發(fā)展的方向向集中綜合控制發(fā)展：將發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)和自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)，集成為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合控制（PCM）；將制動(dòng)防抱死控制系統(tǒng)（ABS）、牽引力控制系統(tǒng)（TCS）和驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)（ASR）綜合在一起進(jìn)行制動(dòng)控制；通過(guò)中央底盤(pán)控制器，將制動(dòng)、懸架、轉(zhuǎn)向、動(dòng)力傳動(dòng)等控制系統(tǒng)通過(guò)總線進(jìn)行連接?？刂破魍ㄟ^(guò)復(fù)雜的控制運(yùn)算，對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，將車(chē)輛行駛性能控制到最佳水平，形成一體化底盤(pán)控制系統(tǒng)（UCC）。現(xiàn)在汽車(chē)已裝有上百個(gè)傳感器，微處理器幾十個(gè)，某些高端汽車(chē)上單臺(tái)車(chē)使用的CPU個(gè)數(shù)已達(dá)到幾十甚至百個(gè)。在汽車(chē)更加舒適的基礎(chǔ)上，如何使汽車(chē)更加自動(dòng)化、智能化、安全化，使得網(wǎng)絡(luò)在汽車(chē)電子系統(tǒng)中的地位更加突出，通訊線將各種汽車(chē)電子裝置連接成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)數(shù)據(jù)總線發(fā)送和接收信息。電子裝置除了獨(dú)立完成各自的控制功能外，還可以為其它控制裝置提供數(shù)據(jù)服務(wù)。采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)后，不但共用所有傳感器，還可以共用其他設(shè)備，如進(jìn)行了環(huán)形網(wǎng)控制，幾十個(gè)微機(jī)，就是個(gè)別出現(xiàn)問(wèn)題，整車(chē)還可以正常運(yùn)行。所以網(wǎng)絡(luò)在汽車(chē)應(yīng)用中不但增加了許多功能，而且還大大增加了可靠性。為適應(yīng)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制的需要，更好地在各控制系統(tǒng)之間完成交流信息、協(xié)調(diào)控制、共享資源及標(biāo)準(zhǔn)化與通用化。在車(chē)載汽車(chē)電子裝置方面應(yīng)用汽車(chē)信息系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車(chē)音響及電視娛樂(lè)系統(tǒng)、車(chē)載通信系統(tǒng)、上網(wǎng)設(shè)備等引入，使汽車(chē)具備了流動(dòng)辦公、學(xué)習(xí)培訓(xùn)、安全行駛和休閑娛樂(lè)的功能，人們?cè)隈{駛汽車(chē)時(shí)可以更舒適、安全。利用車(chē)載電子系統(tǒng)，具有信息處理、通訊、導(dǎo)航、語(yǔ)言識(shí)別、圖像顯示和娛樂(lè)等功能。頂尖的人工智能技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使人們?cè)谄?chē)內(nèi)能悉心體會(huì)是什么給我們的駕車(chē)生活創(chuàng)造樂(lè)趣。現(xiàn)在業(yè)內(nèi)公司正在做著不懈的努力，如AutoPC，它安裝在一臺(tái)名為超豪華概念車(chē)的儀表板上，屬于開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的轎車(chē)微機(jī)平臺(tái)。集轎車(chē)音響功能、計(jì)算機(jī)功能、行路導(dǎo)航功能、語(yǔ)音識(shí)別式無(wú)線通訊系統(tǒng)功能等于一體，并以轎車(chē)技術(shù)為核心，為轎車(chē)提供了信息和娛樂(lè)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了駕駛者安全駕駛過(guò)程中自由接收電子郵件、打電話撥號(hào)、查詢特殊目的地、接收交通和氣候信息以及改選音樂(lè)唱片等工作。另外其它公司開(kāi)發(fā)的轎車(chē)PC平臺(tái)技術(shù)中，使用了通用串聯(lián)總線（ISB），使該平臺(tái)就能夠兼容所有其USB產(chǎn)品，為其硬件和軟件商提供了無(wú)窮的發(fā)展機(jī)會(huì)。通用汽車(chē)公司宣布，進(jìn)行帶有因特網(wǎng)接口，同時(shí)具備語(yǔ)音識(shí)別功能的新型“網(wǎng)絡(luò)”汽車(chē)的研究開(kāi)發(fā)。福特公司與微軟和英特爾公司合作，開(kāi)發(fā)出“ICES”的汽車(chē)PC多媒體系統(tǒng)，具有信息處理、通訊、娛樂(lè)和安全、防盜等方面功能。提供國(guó)際互聯(lián)