王祥楚

摘 要：隨著經(jīng)濟的增長，人民生活水平的提高，汽車已經(jīng)進入千家萬戶，汽車工業(yè)發(fā)展至今，傳統(tǒng)的機械技術(shù)已經(jīng)不再是一枝獨秀，伴隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，車載電子已經(jīng)成為汽車的重要組成部分，車載電子中嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為汽車工業(yè)發(fā)展的焦點，目前汽車的車身控制、底盤控制、發(fā)動機管理、節(jié)能環(huán)保、主被動安全系統(tǒng)、車載娛樂系統(tǒng)等，都離不開嵌入式系統(tǒng)的支持。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；車載電子；導(dǎo)航系統(tǒng)；CAN總線；車載娛樂系統(tǒng)

中圖分類號：U463 文獻標(biāo)識碼：A

嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟、硬件可裁剪，具有功能穩(wěn)定、可靠性好、成本低、集成度高、功耗低、子系統(tǒng)能直接通信融合等特點，決定了它適用于汽車工業(yè)領(lǐng)域，近年來電子技術(shù)的發(fā)展日新月異，使得嵌入式系統(tǒng)在車載電子中的應(yīng)用更為廣泛。

一、嵌入式系統(tǒng)導(dǎo)航、互聯(lián)網(wǎng)功能在車載電子中的應(yīng)用

汽車導(dǎo)航能輔助駕駛員到達(dá)指定的目的地，說起導(dǎo)航系統(tǒng)，人們就會想到GPS，但是伴隨著全球眾多衛(wèi)星定位系統(tǒng)的興起，全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)有一個全新的名稱：GNSS是Global Navigation Satellite System的縮寫。主要包括有美國的GPS、中國的北斗、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo等；全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)主要由三大部分組成：第一部分是地面控制部分，第二部分是空間部分，第三部分就是車載導(dǎo)航接收部分，如圖1所示。

車載導(dǎo)航通過GNSS模塊接收到經(jīng)度、緯度、高度、時間、狀態(tài)等數(shù)據(jù)。通過這些數(shù)據(jù)在電子地圖上就能顯示出車輛的位置、速度、運動方向等相關(guān)信息，從而實現(xiàn)車輛導(dǎo)航功能。而上面的3G或4G模塊可以使車輛與手機基站相連，實現(xiàn)AGPS（輔助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，英語：Assisted Global Positioning System，簡稱：AGPS）功能，借助手機基站的蜂窩網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸功能，可以達(dá)到很快的定位速度和很高的定位精度，同時也實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)的功能。

有了以上的配置，車載導(dǎo)航就具備了三大功能：一是汽車軌跡追蹤功能，我們可以通過互聯(lián)網(wǎng)接收到汽車的經(jīng)度、緯度、高度、時間、動態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)，有了這些數(shù)據(jù)，通過軟件在電子地圖上就能標(biāo)出車輛所在的位置；二是駕駛指南功能，將當(dāng)前車輛位置設(shè)置成默認(rèn)出發(fā)地，在用戶輸入目的地之后，嵌入式系統(tǒng)根據(jù)電子地圖上的地圖信息，就可以計算出一條推薦路線，在很多導(dǎo)航軟件上還可以設(shè)置高速優(yōu)先、最短路線、經(jīng)濟路線或按用戶指定線路設(shè)置途經(jīng)點等，如果行駛過程中車輛偏離了設(shè)定路線，系統(tǒng)會自動刪除原有路線并以車輛當(dāng)前點為出發(fā)點，重新計算出一條線路；除了導(dǎo)航功能外，通過互聯(lián)網(wǎng)可以獲得各種交通信息，避開擁堵路段，這樣就可以選擇最佳出行路線、時間及方式，給我們出行帶來更大的便利；三是防盜功能，當(dāng)車輛出現(xiàn)異常時，可以通過車載互聯(lián)網(wǎng)功能及時將信息發(fā)送到車主手機上，車主也可以通過手機查詢車輛的當(dāng)前狀態(tài)。

二、嵌入式系統(tǒng)CAN總線在車載電子中的應(yīng)用

現(xiàn)在汽車的性能越來越好，功能越來越多，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，在車載電子的整個系統(tǒng)中需要大量的控制器和傳感器，要實現(xiàn)控制器和控制器、傳感器與傳感器及控制器和傳感器之間的通信是非常困難的，很多控制器和傳感器都是由不同廠家生產(chǎn)的，并具有不同的輸出格式，想要有一個可靠的車載電子系統(tǒng)，并且把每個控制器和傳感器的數(shù)據(jù)都匯總在一起進行計算、分析、判斷，這時就需要一個有序、可靠的總線系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)，使每個控制器、傳感器都和同一總線連接在一起，且保證數(shù)據(jù)傳輸過程中不受干擾，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，中央處理器能夠?qū)γ總€控制器和傳感器進行初始化和重新校準(zhǔn)?；谇度胧降腃AN總線設(shè)計滿足這樣的要求。

CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network，CAN）的簡稱，由研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)出來的，并最終成為國際標(biāo)準(zhǔn)。用于汽車中各種不同模塊之間的通信，以此取代昂貴而笨重的配電線束。CAN總線協(xié)議的特性包括完整的串行數(shù)據(jù)通信、提供實時支持、傳輸速率高、尋址能力好、抗電子干擾性強。目前CAN總線除了應(yīng)用于車載電子控制系統(tǒng)，還有電梯控制系統(tǒng)、工業(yè)機械、船舶運輸?shù)阮I(lǐng)域。

在車輛上應(yīng)用CAN總線，節(jié)點之間的信號傳輸僅需要兩條信號線（CAN_H，CAN_L），如圖2所示。布線就變的很簡單，很多橫穿車身的線都不再需要了，節(jié)省了布線成本?？梢赃@么說，CAN總線就是專為汽車量身定做的，它充分考慮到了汽車上惡劣的工作環(huán)境，比如點火線圈點火時產(chǎn)生的強大的反充電壓，電渦流緩沖器切斷時產(chǎn)生的浪涌電流以及汽車發(fā)動機的高溫環(huán)境等。

隨著汽車安全性日益受到重視，安全氣囊也在逐漸增多，以前是在駕駛員前面有一個，現(xiàn)在很多汽車側(cè)面與后座都會安裝上安全氣囊，這些氣囊都是通過傳感器接收到碰撞信號，通過CAN總線將信號傳送到嵌入式處理器，由處理器來控制各個安全氣囊的彈出動作。同時，很多車輛上先進的防盜設(shè)計也是基于嵌入式CAN總線的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。首先，會通過CAN網(wǎng)絡(luò)先驗證鑰匙的合法性，驗證信息通過CAN網(wǎng)絡(luò)進行相互傳遞，其校驗的信息比以往的防盜系統(tǒng)更嚴(yán)謹(jǐn)了；其次，車鑰匙、防盜控制器和發(fā)動機控制器相互都儲存了對方信息，而且在驗證碼中又有隨機碼，增加了破譯難度，從而提高防盜系統(tǒng)的安全性。而這些功能的實現(xiàn)都是借助嵌入式CAN總線來完成的，嵌入式CAN總線設(shè)計已經(jīng)成為汽車智能化控制的化身。在現(xiàn)代汽車設(shè)計中，CAN總線設(shè)計已經(jīng)逐漸成為汽車廣泛采用的總線網(wǎng)絡(luò)裝置。例如：奔馳、寶馬、大眾等汽車都采用了CAN總線作為控制器、傳感器聯(lián)網(wǎng)的裝置。目前CAN總線技術(shù)在我國汽車工業(yè)領(lǐng)域中也已經(jīng)得到了應(yīng)用。

三、嵌入式系統(tǒng)在車載娛樂系統(tǒng)上的應(yīng)用

隨著用戶對駕車體驗要求的提高，車載娛樂系統(tǒng)已逐漸成為車體、傳動和安全三大基本單元以外的第四大系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)在車載娛樂系統(tǒng)中，目前主要的硬件配置有液晶顯示、觸摸屏、攝像頭、功放、喇叭、麥克風(fēng)、收音機、WIFI、4G網(wǎng)絡(luò)通信模塊、藍(lán)牙、USB或SD卡接口等硬件（如圖1所示）。

嵌入式系統(tǒng)與汽車的結(jié)合，使得車載娛樂系統(tǒng)從最初的只有音樂和廣播，到如今的數(shù)字電視、在線收聽、下載歌曲和電影，車載娛樂系統(tǒng)已經(jīng)和PC的體驗差不多，語音識別和語音合成技術(shù)的應(yīng)用，讓駕駛員在駕車的同時仍能自如地操控車載娛樂系統(tǒng)，通過語音指令，就可以播放媒體、接聽電話、回復(fù)短消息、設(shè)置導(dǎo)航、查找服務(wù)熱點、遠(yuǎn)程診斷、緊急維修服務(wù)等。嵌入式系統(tǒng)的攝像頭就是行車記錄儀，即記錄車輛行駛過程中的影像及相關(guān)資訊的儀器，相當(dāng)于駕駛員的第三只眼睛，可以把時間、速度和所在位置都記錄下來，相當(dāng)于汽車的“黑閘子”，可作為交通事故的證據(jù)。由于互聯(lián)網(wǎng)的存在，使得汽車不再是一個單獨的個體，而是成為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個重要節(jié)點。通過與外界的信息交互，可以獲得更豐富的服務(wù)，使汽車越變越智能，給人們帶來與眾不同的駕乘體驗。

結(jié)語

嵌入式產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、功能的集成化發(fā)展，不僅滿足了人們對工作、生活的需求，也為車載電子系統(tǒng)的發(fā)展指明了方向。嵌入式系統(tǒng)在車載電子中的應(yīng)用，使得人與車、車與車、車與物之間的通信交互得到了提升。汽車工業(yè)的發(fā)展對嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用具有良好的推動作用，同時也給嵌入式帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。

參考文獻

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