未來汽車電子的發(fā)展將主要集中在動力總成、底盤控制、車身控制、主被動安全、汽車網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)、安全與防盜等方面，并呈現(xiàn)出功能多樣化、技術(shù)一體化、系統(tǒng)集成化和通信網(wǎng)絡(luò)化的特點。預(yù)計在2010年以前，汽車半導(dǎo)體技術(shù)的研究將主要圍繞汽車各重要零部件的自動控制問題，包括研究電子控制系統(tǒng)的輸入(傳感器和采樣系統(tǒng))、輸出(執(zhí)行器)、控制策略與實現(xiàn)方法；從控制理論與實踐上解決伴隨被控對象為強非線性時變系統(tǒng)，且具有隨機輸入而產(chǎn)生的技術(shù)難題；在低成本的前提下，研究開發(fā)高實時性、高可靠性和高精度的控制系統(tǒng)。在21 世紀，借助電子計算機網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，會使汽車發(fā)展更社會化與人性化，包括廣泛應(yīng)用汽車導(dǎo)航系統(tǒng)gps和廣泛使用車載信息系統(tǒng)，以及采用多路傳輸系統(tǒng)(總線分布式網(wǎng)絡(luò))來集成汽車所有零部件的電子控制模塊，使整個汽車電子系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)融合、故障診斷和一定的自我修復(fù)功能。
一輛汽車上的計算平臺不是一部計算機，而是一個小型的計算機網(wǎng)絡(luò)。車內(nèi)使用的ECU(Engine Control Unit)和其它CPU 通過數(shù)字總線結(jié)構(gòu)連接在一起，儼然是一個井然有序的計算機局域網(wǎng)(LAN)。目前汽車電子設(shè)備的整體情況是每輛車擁有的獨立電子器件和系統(tǒng)數(shù)目平均超過80 個，這些器件和系統(tǒng)僅可以實現(xiàn)部分連接。未來的趨勢是實現(xiàn)所有的汽車器件網(wǎng)絡(luò)化，實現(xiàn)整車同一總線的內(nèi)部互聯(lián)。這些電子部件的互聯(lián)通信需求，引出了對相互之間接口標準化的需求。
越來越多的電子系統(tǒng)必然會需要越來越多的連線，例如最簡單的四門電動門窗和中控，如果采用點對點連線，就需要大把的線束。不僅增加了成本，而且更重要的是給布線帶來了巨大的困難，同時還增加了很多安全隱患。有調(diào)查證明汽車自燃，有很大的比例就是因為線束老化或者磨損，電路打火引起火災(zāi)。通過點對點連接的方式在上世紀90 年代中就走到了盡頭。1998 年摩托羅拉公司的一個報告顯示，用總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)代替寶馬車的四門控制系統(tǒng)的點對點連線后，因此減少的連接線重量就有15 公斤之多?？偩€網(wǎng)絡(luò)相對于點對點連線的優(yōu)越性由此可見一斑。目前，全世界有多達40 多種車輛網(wǎng)絡(luò)標準：控制區(qū)域網(wǎng)CAN、局部互聯(lián)協(xié)議LIN(Local Interconnect Protocol)、正在發(fā)展中的汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還有高速容錯網(wǎng)絡(luò)協(xié)議FlexRay、用于汽車多媒體和導(dǎo)航MOST(Media Oriented System Transport 媒體定向系統(tǒng)傳輸)，以及與計算機網(wǎng)絡(luò)兼容的藍牙、無線局域網(wǎng)等無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
當前汽車電子面臨標準統(tǒng)一的問題。汽車電子的開發(fā)遠遠落后于電子產(chǎn)品技術(shù)革新的步伐：一般情況下手機等普通消耗類產(chǎn)品的開發(fā)周期為3 個月，產(chǎn)品壽命為6 個月。而汽車的開發(fā)周期長達3 年，產(chǎn)品壽命則長達10 年。通過標準化工作，可以更多吸收制造商參與，加快量產(chǎn)，提高開發(fā)速度，提高產(chǎn)品的價值并減少成本。畢竟截止2000 年汽車電子只占整個電子市場的5%。與面向計算機等領(lǐng)域的普通電子產(chǎn)品相比，汽車電子產(chǎn)品要求的環(huán)境溫度適應(yīng)范圍廣及定制產(chǎn)品多，因此制造商為了這5%做出的投入遠大于這一比例，這是妨礙市場進一步擴大的主要原因。
1 CAN
CAN-BUS，是一種實時數(shù)據(jù)總線技術(shù)。該總線是一種多主方式的串行通訊總線。CAN技術(shù)最早在歐洲開始被運用于汽車的電子系統(tǒng)通訊，專門裝備高檔車型。1985 年，BOSCH 公司開始開發(fā)基于MCU的CAN總線——CAN-BUS。1993 年，基于汽車網(wǎng)絡(luò)計算的ISO118989 標準出臺，同時SAE J1939聯(lián)盟成立，以數(shù)字微處理器為核心的ECU成為汽車網(wǎng)絡(luò)計算的基礎(chǔ)。到了2000年，CAN-BUS已經(jīng)成為全球現(xiàn)代汽車電子設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)互連基礎(chǔ)。CAN總線結(jié)構(gòu)的提出是一項革命性的進步。
CAN 包括驅(qū)動系統(tǒng)、舒適性系統(tǒng)和信息系統(tǒng)三大板塊。應(yīng)用這種技術(shù)的車輛，通過遍布車身的傳感器，在收集到車輛行駛的各種信息后，不需要給出信號接收者的地址，信號發(fā)送者就可以將安全編碼后的數(shù)據(jù)發(fā)送給所有的接收者，以短幀多發(fā)的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高實時性。
高速的CAN-BUS 每毫秒內(nèi)可以傳送32 字節(jié)的有效數(shù)據(jù)。每個信號接收者從總線上自行讀取其所需的數(shù)據(jù)。CAN 技術(shù)由于其具有極強的抗干擾能力及糾錯能力，曾被美國軍方廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈、飛機和坦克電子系統(tǒng)的通信聯(lián)絡(luò)。
CAN-BUS技術(shù)的最大優(yōu)點，是減少了線束的數(shù)量和控制器接口的引腳數(shù)，與此同時可以更簡單、迅速地實現(xiàn)在線編程、在線診斷，甚至多個控制器共同作用等新功能。CAN-BUS技術(shù)中的通訊節(jié)點是控制器、智能傳感器或智能執(zhí)行單元。CAN-BUS技術(shù)的最大不足是，作為一種事件驅(qū)動型總線，CAN總線最高速率僅達到1Mbps，無法提供下一代線控系統(tǒng)應(yīng)用所需的容錯功能或帶寬。
2 LIN
LIN 總線與CAN 總線一起構(gòu)成目前汽車界最廣泛采用的兩種總線形式。LIN 是一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。LIN 通過網(wǎng)關(guān)與CAN 網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)。
LIN 的目標是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)(例如CAN 總線)提供輔助功能。在不需要CAN 總線的帶寬和多功能的場合，比如智能傳感器和制動裝置之間的通訊，使用LIN 總線可大大節(jié)省成本。LIN 防干擾性強，主要應(yīng)用在精度誤差不是很苛求的部件的控制上，例如轉(zhuǎn)向定時速度控制、雨刮器控制、車燈控制、后視鏡控制、電動車窗、電動座椅調(diào)整、發(fā)電系統(tǒng)、空調(diào)機控制等。
這種低成本的串行通訊模式和相應(yīng)的開發(fā)環(huán)境已經(jīng)由LIN 協(xié)會制定成標準。LIN 的標準化將為汽車制造商以及供應(yīng)商降低成本。雖然LIN 最初的設(shè)計目的是用于汽車電子控制系統(tǒng)，但在工業(yè)自動化傳感器總線、大眾消費電子產(chǎn)品中也有著廣泛的應(yīng)用市場。
3 FlexRay
在未來數(shù)年的汽車設(shè)計中，最令人激動的創(chuàng)新也許來自線控系統(tǒng)的發(fā)展。今天的汽車剎車和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都借助于物理連接和液壓傳動，來將駕駛者的意圖傳遞到車輪和引擎。未來線控系統(tǒng)是將指令發(fā)送到剎車，或通過微處理器及電子啟動裝置來進行制動。線控新技術(shù)還能簡化某些功能的實現(xiàn)，如自適應(yīng)巡航控制、自動車道保持、防碰撞，并為汽車最終實現(xiàn)自動駕駛打下基礎(chǔ)。 這些創(chuàng)新功能的基礎(chǔ)是一種能夠滿足嚴格的容錯要求的寬帶總線結(jié)構(gòu)(比如FlexRay總線)。對安全性至關(guān)重要的部件，如轉(zhuǎn)向和剎車系統(tǒng)，必須能夠進行可靠的、無縫配合。汽車線控系統(tǒng)實際上也是一種局域網(wǎng)。這種系統(tǒng)是從飛機控制系統(tǒng)引來的。飛機控制系統(tǒng)Fly-by-Wire 是一種電線控制系統(tǒng)，它將飛機駕駛員的操縱、操作命令轉(zhuǎn)換成電信號，利用計算機控制飛機飛行。這種控制方式引入到汽車駕駛上，就成為Drive-by-Wire，引入到制動上就產(chǎn)生了Brake-by-Wire，引入到控制上就有Steering-by-Wire，因此統(tǒng)稱為X-by-Wire。
采用X-by-Wire 可以降低部件的復(fù)雜性，減少液壓與機械控制裝置，可以減少杠桿、軸承等金屬連接件，減輕重量，降低油耗和制造成本，相應(yīng)也提高了可靠性和安全性。還有重要的一點，由于電線走向布置的靈活性，使汽車操縱部件的布置也增加了靈活性，擴展了汽車設(shè)計的自由空間。例如汽車方向機采用X-by-Wire 技術(shù)，左置或右置就可以隨意變動。美國通用汽車公司研制的“自主魔力”概念車，操縱系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、動力系統(tǒng)就采用了X-by-Wire形式，使其整車控制采用電子而不是傳統(tǒng)的機械方式進行。
高速通信標準FlexRay 的主要驅(qū)動力量來自多種線控和復(fù)雜汽車電子系統(tǒng)的實時訪問需求，以及部分汽車制造商占據(jù)新興市場的動機。FlexRay 是時間觸發(fā)型總線結(jié)構(gòu)。通過將傳遞信息的重要性進行區(qū)分，F(xiàn)lexRay 的數(shù)據(jù)速率達到10Mbits/s，并能提供汽車制造商以前采用液壓系統(tǒng)時所配置的余量。許多汽車廠商準備采用FlexRay 代替CAN，用在汽車傳動和底盤上。FlexRay 總線可以實現(xiàn)以一套獨立的總線來控制各種由時間觸發(fā)或事件觸發(fā)的任務(wù)。
FlexRay成為汽車高速通信系統(tǒng)事實上的標準。一些線控技術(shù)，如線控駕駛、線控剎車、線控油門、線控減震等都會更快地成為現(xiàn)實。FlexRay最終可能成為動力傳動系、底盤、氣囊等的控制架構(gòu)以及把所有汽車總線匯攏在一起的主要電纜。FlexRay芯片的樣品已經(jīng)生產(chǎn)出來，預(yù)計2004年年末Philips和Motorola可以提供預(yù)生產(chǎn)芯片。
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