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汽车的微控制器单元
据估计，今天的装备精良的汽车使用超过50微控制器单元（MCUs）。其结果是，车载网络在汽车技术已经形成了一个安静的演进，一旦在控制电路中使用，笨重的布线线束就会消除[1]。
网络已经使得以2010-2011模型汽车为特征的先进技术成为可能，包括机载通信系统，控制系统如车道偏离警告系统，以及（滑）路面条件建议。不断上涨的燃料价格和环境问题也加快了汽车电子的创新。因此， MCUs的全球汽车市场预计在2014达到55亿美元，其中50%将负责“绿色”优化。如图1所示，2009年，MCU的营收是美国160亿美元收入的24.6％，相当于39亿美元。因此，MCU市场预计在2009-2014年期间从39亿美元增长至55亿美元，或增长41％。
直到几年前，大多数半导体针对汽车应用，无论是在引擎盖下还是客舱里，都是少数集成设备制造商（IDM）开发、生产、和销售自己的半导体器件。由于汽车产品路线图转移到更先进的工艺上，集成设备制造商需要为他们的产品找到具有资格的汽车铸造厂。其结果是，半导体制造（FAB）铸造厂已成为汽车集成电路工业的基础。计算机应用的普及，如蓝牙连接，全球定位系统和网络，开辟了非传统的无生产线半导体公司进入汽车市场的机会。无厂设计公司和他们的IDM同行一样，面临着同样的挑战，需要找到一个合格的汽车代工厂。
汽车半导体市场的最大份额，包括那些需要嵌入式闪存的非易失性存储器技术形式的MCUs。许多应用于“绿色”车辆的技术，如混合动力，都是通过微控制器进行管理。节能汽车销售的增长，也刺激了MCU市场。汽车电子的日趋复杂正在放大对更高性能的32B MCU与更多的嵌入式非易失性存储器的需求[1]。
设计汽车扬声器以增强声压级
几乎所有的车辆在仪表盘仪表组都有报时或扬声器，以实现各种报警功能。越来越多的仪表制造商正在转向生产多种鸣响，警报和具有更高的声压级（SPL）转向信号指示灯声音的扬声器。较高的SPL需要克服车内噪音，特别是在更高的速度时。通常，制造商们试图通过增加扬声器的功率，以获得更高的声压级。通常，这一增长会推动扬声器超出额定功率水平，导致大大降低了声音质量[2]。
一个更好的替代方法，以达到更高的SPL是运用诸如分离和声道的基本声学原理。分离是一个关键的设计考虑——当扬声器振膜振动时，声波从隔膜的前后产生。正面和背面的声波在振幅和180度相位上彼此相等。如果前和后的声波混合，它们相互抵消，从而导致大大降低声压级。这种负面影响可以可以在设计中通过分离的正面和背面的声波来消除。
声道是第二个被忽略的设计考虑。在许多汽车的设计中，扬声器被放置在印刷电路板（PCB）上，而扬声器的前部朝向车辆的发动机。PCB封装在一个塑料壳体里组装到密集的仪表盘，由此产生的声音输出在它到达驾驶员时会大大减少。然而，驾驶员可以通过将声道朝向他们来体验SPL的增强。
这些设计理念，2010捷豹XJ进行了论证。这种车辆行驶速度可以高达155英里/小时，因此，在较高速度下保证的警报功能的可听度是必要的。为了满足品牌要求和提升性能，扬声器被从PCB板移动到了仪表盘的顶部。所需的声音以较低的功率，通过直接朝向驾驶员的声道，和提供该扬声器正面和背面的声波的总分离来实现[2]。
改进扬声器也可以帮助创造所需的声压级。最有效的声学变化之一是直径，即扬声器隔膜的表面区域，。一个较大的隔膜不一定在所有频率产生较高的声压级，但它确实在低频会导致较高的声压级，因为具有大的表面积的隔膜比小隔膜在空气中传输低频信号更有效率。随着制造商不断发展能产生令人更加愉悦的声音的仪表盘，在高声压级传输低频信号的扬声器显得至关重要。
先前的扬声器有一个标准直径30mm的振膜，但如果仪表盘有空间，具有较大的40毫米的振膜也可以被使用。因为有更多的空气阻力，并且具有直径40mm膜片的扬声器更重，必须以更大的功率来驱动它。
结论
选择一个适合于仪表盘应用的扬声器并不足以给驾驶员提供高度可闻的警报，此外，以下几点必须考虑到：
1设计时，必须考虑声学效应的仪器集群和它的外壳，如声道和分离，充分实现扬声器的潜力。
2必须小心设计仪表外壳，使得扬声器的正面从扬声器的背面密封，并从扬声器的前部声音被引导出来，而不会失去能量到其周围。
3为了在低频增加声压级，具有较大直径振动板的扬声器可以使用，但声学工程师必须注意到组合仪表。
内燃机的电子控制
电子工程师内燃机工作正在经受由监管机构和法律、以及与混合动力系统的集成挑战，为削减燃油消耗的同时减少排放。先进的系统必须精确地测量分钟参数变化，并同时在苛刻的发动机舱内环境中以微秒调整操作。其中一个重大变化是，尖端技术现在必须适用于所有车辆，不只是豪华轿车。现在入门级控制器是非常复杂的。“雪佛兰科鲁兹的四缸发动机（控制器）几乎和克尔维特发动机控制器一样复杂。”通用汽车的技术研究员迈克·格兰姆斯表示。
工程师们开始寻找新的方式来削减成本。一种方法是利用发动机之间的共性来使用可扩展控制器，用相同的控制器，用于更大范围的车辆。这极大地减少了验证时间和费用。“设计一个硬件设备上并在多个引擎上验证会更便宜。”北美大陆发动机系统业务部电子工程总监汤姆·彼拉西奥说。
“当汽车制造商使用可变凸轮计时和缸内直接喷射的方法，即燃料一次性注入，而不是很多次，他们使用的闭环控制算法会更复杂。”北美动力传动和电气英飞凌科技高级营销经理卡尔·班格里奥说。“控制器需要持有大量的数据来校准所有他们必须做出的调整”（图2）。
存放大量所需的数据并且持续调整发动机的参数要求大量的记忆单元，大多是非易失性闪存。闪光能力最近已经上升到3 MB及以上，因此下一代引擎将需要得更多。如图3所示，“有软件的需求永无止境，这正拉动内存需求在不远的将来从4 MB到6、8甚至12 MB。”飞思卡尔汽车MCU业务部主任雷考宁说。
芯片制造商面临的主要挑战是获得足够的内存送入单片机。外部设备可以容纳更多的数据，但是持续的片外数据会减慢系统性能，低于可接受的水平。“微控制器的闪存是一个很好的系统解决方案，它有助于吞吐量。”格兰姆斯说。由于控制器管理更多的事情，他们必须与更多的节点联系。大陆航空的彼拉西奥指出，“电子控制单元（ECU）的引脚数从100增加到300引脚。在高引脚数，要进行更多的串行通信，例如发动机凸轮轴相位和传输控制[3]。”
虽然微控制器通常是设计的重点，而全系统需要一系列的电子集成电路。例如直接燃料喷射器，电容和高压设备如金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）是必需的，以增加所需电压达到多次少量喷射燃料的水平。这些组件把电池和交流发电机的12伏直流转换为驱动直喷系统所需的50-60伏直流。
新规定迫使动力系统开发商来看待设计的各个方面。经过多年的整合，功能变为了集中控制器，分布式智能回到了时尚。许多设计团队正转向智能传感器和执行器，运用了相当数量的智能化在这些设备上。这为ECU节省了空间并且把控制器的热量带走[3]。
摩托车安全气囊保护系统
白令有限公司，一家专门从事耐磨摩托车齿轮的法国公司，已开发出可兼作气囊的夹克。当触发时，21号大外套号压缩氦气膨胀，可以在骑车者碰到坚硬的表面之前缓冲他们的身体。不同于栓在座位上的汽车和卡车司机，骑摩托车者基本是个抛射体，没有封闭车辆的约束和安全。
白令公司的新夹克是不是第一次试图解决这些危险，但它是第一个将无线技术应用到这个问题。它也是第一个允许由自行车本身来决定是否应该打开气囊。其他人也开发了气囊夹克，但是他们通过紧固外套和自行车之间的缆线来工作。其结果是，这些夹克实际上是利用骑摩托车的人来帮助确认碰撞是否迫在眉睫。与此相反，白令的气囊夹克则要求自行车和外套之间的协调[4]。
对于是否启动气囊，该系统采用两个关键参数：影响和失控。与美国的飞思卡尔半导体公司的工程师合作，白令公司开发了专门的模块来帮助检测撞击和滑到。六声道碰撞模块，固定在自行车叉，使用一对两轴加速度计和一对单轴加速度计来监控三轴减速（设备成对用于冗余）。当加速度计感测到冲击，它们发送8B飞思卡尔微控制器模块处理的模拟信号。然后该模块通过控制器区网络数据总线，发送数字信号到自行车的转向杆的一个独立的接口模块。然后，16B的微控制器再次处理数据，使用一个激励算法来确定是否需要触发气囊。如果决定触发，则接口模块使用一个射频链路与外套进行通信[4]。
飞思卡尔公司自二十年前汽车诞生以来便致力于安全气囊的研究。他们认为，碰撞传感器同样适用于汽车行业中。“作为汽车制造商他们有几乎相同的需求。”飞思卡尔汽车营销员马修瑞兹说，“既然我们已经做了汽车制造商这么长时间，我们当然知道他们需要什么。”
不过，工程师们发现，摩托车的安全气囊有他们自己的挑战。当碰撞传感器筛查影响，座位底下的独立模块检测会失控。使用加速度计和8B的微控制器，该模块负责分析摩托车是否倾斜太多。这里，白令公司已经从传统的汽车技术脱离，他们更可能去寻找偏航而不是倾斜。然而要做到这一点，羽绒服制造商不得不研究失控制事故是如何发生的。
他们为专业骑车手提出了很多在不同测试轨道上的测试方法。瑞兹说，“他们要确定什么样的倾斜角度可以接受，以及在什么点上骑自行车的人开始失去控制。”如果周期超过了规定角度，失控模块会监测到。像碰撞模块，它通过CAN总线发送其数据到转向杆上的接口模块。接口模块从两个模块分析数据，然后决定是否触发气囊。如果它决定触发，接口模块使用无线发射器。它发送一个信号到外套里的8B微控制器，从而启动气囊。
护套膨胀是通过用开关打开护套里面的金属氦气瓶小阀来实现的。如在图4中，当阀打开时，护套里便会填充21大号冷氦气。白令说，使用氦气有很好的理由：以前在汽车安全气囊使用烟火爆炸，会烧坏外套穿着者。另外，氦的解决方案提供的另一个优点是：气囊充气不是大约半秒而是一个完整六秒，因此如果骑行者从自行车抛出去会被保护到。如图5所示，从发生事故开始到气囊充气，整个过程只需要80毫秒，白令说[4]。
飞思卡尔的工程师认为该技术会开辟新天地。“这不是第一次对摩托车的前叉设计加速度计。”瑞兹说。“可是这是第一个有失控制检测装置并且使用无线解决的方案。”
市场检测
十一月，白令公司向法国摩托车手推出了无线安全气囊系统，此后以大约590euro;/个的价格售出了其中500个。由于该产品是售后设备，白令已与法国电子产品供应商全球天工合作，共同负责摩托车模块安装以及在自行车上编程来和夹克协调工作。“当你买的外套，你买所有的系统模块，”Reze说，“安装是由专业人员来完成。你不能自己做。”
白令认为这种夹克来的很及时，正好帮助欧洲应对小型踏板车和摩托车在街道的激增。 “在法国，摩托车和自行车到处都是，”尼古拉斯说，“人们驾驶这些摩托车没有任何信息备案，甚至是许可证。我们认为我们能做到的最好的事情就是给他们一些保护。”目前，该系统仅在法国使用。
尼古拉斯说：“夹克的气囊在必要更换前可多次使用，并且每个自行车可购买到两个夹克，一个用于骑车者和一个用于乘客。”
尼古拉斯说，白令已与摩托车制造商探讨对新生产的自行车售卖和安装气囊系统。“我们已经与他们讨论过可能性，”尼古拉斯说，“川崎是最早注意到了这一点，但我们仍然不知道它是如何工作的[4]。”
基于距离的道路月结使用费
随着道路变得越来越拥挤，政府和地方当局正在寻求更好的方式来管理他们现有的网络。道路使用费（RUC）正在被日益考虑为解决拥堵难题的一种手段。这种方法会在每月结算的基础上向司机收取一定的费用，例如根据自己的车辆的行驶距离、出行时间、以及是否使用了拥堵路段等。因此，RUC可以创造一种改变驾驶行为的财务激励。这可能包括整体较低的私家车使用水平，尤其，通过有效地避开早晚高峰时间，减少在城市地区高峰时间的车流量水平。RUC也可以鼓励乘客使用公共交通工具来替代[5]。
在车载单元（OBU）与全球导航卫星系统（GNSS）接收器所记录的行程信息，提供了一个方便而灵活的手段来支持自动道路使用费整合。然而，对于以GNSS定位用作计费驱动的基础上，必须满足严格的可靠性和可用性的要求，并在同一时间使用设备的成本低。
要充分灵活地针对拥挤地区，车载单元（OBU）必须工作在各种环境，包括城市地区。关于都市峡谷的问题，包括阻挡和反射卫星信号，是有据可查的。在某些情况下，没有足够的信号可用来确定一个位置，而当有足够的卫星，读数范围会容易出错甚至会出现几何误差。信号更可能是在街道的纵向方向获得，并且在车辆的两侧几乎很少同时有卫星。信号堵塞是全球导航卫星系统（GNSS）接收器启动时的一个特殊问题，它试图解码当前卫星轨道位置（星历表）的数据。启动车辆定位需要每个卫星相对较强的信号大约30秒的不间断跟踪，而在阻塞的城市环境，可能需要更多分钟，以确定第一接收器的位置。
一个辅助服务的使用可以实现一个几秒钟时间的第一定位，以及RUC的高可用性要求。田间试验表明，提供带有EGNOS数据访问服务（EDAS）辅助数据链路的欧洲同步卫星导航覆盖服务范围和完整性监测站（EGNOS-RIMS），满足信息完整性要求。优先于接收机自主完整性监测算法的应用修正会导致更加一致的测量，同时降低保护水平，并监测至少99%的道路使用情况。
提供定位的可用性和该应用所需的完整性的原型单元设计已经研制成功。如在图6中，一个简单的GNSS辅助和可信的接收器（SIGNATURE）中心提供数据和校正，对应于用户位置的协助。
EDAS传播实时GNSS数据，而不依赖于从卫星接收的信号。EDAS是由EGNOS基础设施收集和产生的数据
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