信息技术促汽车创新信息技术促汽车创新

如果说现代生活离不开车，那么就可以说，现代汽车离不开IT技术。IT技术使今天的汽车具有了前所未有的卓越性能，现代汽车仿佛成了一个带有轮子的计算机，自动化、智能化程度大大提高。

汽车电子迈向集成化

汽车电子系统不断更新换代，新的汽车电子产品层出不穷，汽车性能也日益提高。系统功能的扩展使硬件数量增加，需要更多的传感器，更多的液压管路、电机、线路以及控制电路板。控制策略的增加也使算法更为复杂，控制数据呈海量增加，需要更庞大的软件资源支持。车电系统在功能上的集成与融合是解决这一问题的关键，通过传感器融合，执行机构共用，软件上信息共享、集中控制，减少系统线路连接与零件数量，节省软硬件资源，提高扩展子系统独立的功能，在成本降低的同时使系统运行更为可靠与高效。

ABS/ASR/ACC集成化控制概念就是这种思想的典型代表。ABS/ASR/ACC集成化系统是综合了制动防抱死功能（ABS）、驱动防滑功能（ASR）和自适应巡航功能（ACC）的汽车新型主动安全系统，在硬件上充分利用各个子系统的现有元件，运用轮速传感器、发动机转速传感器、节气门位置传感器、加速踏板传感器和探测雷达组成传感器网络，共用控制器和执行元件。在软件上应用集中控制技术，通过对制动力矩和发动机输出功率的综合调节，实现汽车制动防抱死、驱动防滑和自适应巡航功能。控制过程中充分考虑三个逻辑模块上的相互关系，实现信息共享与融合。

向分布式、网络化发展

与集成的方向相反的是汽车IT系统在形式上呈现分布式网络化发展，这与系统的集成化趋势并不矛盾。集成强调的是系统功能的融合，而不是软硬件机械地堆砌集中。由于微处理器的速度不可能无限提高，存储器容量不可能无限扩大，软件实时性也存在不可逾越的瓶颈，一个单独的汽车电子系统无法完成全部的控制目标，所以在功能集成的基础上系统的分布式网络化发展成为必然。

汽车IT系统在人机接口、执行机构和传感器之间，以及各子系统之间需要大量的信息交换，传统点对点的平行连接使线路太过复杂，基于串行信息传输与现场总线的分布式网络结构是实现这种通信功能的最佳方案。CAN网络与SAE J1850网络在汽车电控系统上应用已经十分广泛，拥有丰富的元器件和支撑技术，主要用在对实时性和可靠性要求较高的车上系统中。面向汽车低端应用的有LIN总线网络，以串行通信标准接口SCI为基础，物理层适应汽车故障诊断标准ISO9191，应用于车电故障诊断系统中。

随着智能交通技术的发展，每个汽车都成为智能交通网络上的终端，接收地理信息与交通管理信息，发送本车状态信息，使用光纤作为物理层的传输介质，连接通信设施与视听设备，于是车载媒体信息网络MOST又被引入汽车IT系统。

进入嵌入式时代

传统的8位、16位单片机如MCS-51或Intel-96系列芯片主要用在任务相对单一、数据处理量小和实时性要求不高的控制场合，软件功能比较简单，不需要嵌入式实时操作系统的支持。现代汽车电子系统从简单独立的发动机控制系统、ABS系统、变速系统和车身电子系统迅速走向集成融合，形成许多综合的车辆信息控制系统。动力传动一体化控制、ABS/ASR/ACC集成化控制、底盘综合控制以及车辆导航与状态监控系统都是典型代表，它们都需要实时高速的处理海量的数据，进行任务调度和时间管理，对ECU资源进行合理的配置，这些都需要高性能的嵌入式微处理器和嵌入式实时操作系统的介入。

应用较多的嵌入式微处理器包括Intel公司的StrongARM核心处理器、Motorola的Dragonball核心处理器、NEC公司的VR处理器等等。这些处理器有着很高的集成度与处理速度，在CPU核心外通过IP总线扩展实时时钟模块及大容量Flash，配置CAN总线与USB通信模块，无缝集成PWM输出、A/D转换接口与高速缓冲存储器，支持RISC技术、多级流水线技术与在片调试技术。

适用于汽车的嵌入式实时操作系统主要有QNX公司的QNX、Wind River公司的VxWorks和Integrated System公司的PSOSystem。

嵌入式技术是IT技术在汽车电子上的高端应用，满足了现代汽车电控系统功能不断扩展，数据呈几何级数增长，逻辑渐趋复杂，需要对车辆系统进行实时多任务管理的要求。

标准化大势所趋

汽车IT系统的标准规范化包括开发平台的规范化、通信协议以及故障诊断协议的标准化。为了提高汽车IT系统软硬件通用性，便于系统维护和功能扩展，加快开发速度，降低成本，以及对汽车IT产品的产业化进行规范引导，汽车IT系统迫切需要构建统一的标准与开发平台，在系统开发上遵循通用汽车电子系统开放平台和统一标准，如欧洲颁布的基于OSEK/VDX标准规范将是汽车IT系统开发平台的一大发展趋势。车内局域网和车间通信网的发展使汽车通信协议的标准建立成为必要，SAE J1939通信协议就是一种基于CAN2.0B的C级网络协议，被世界各大汽车公司广泛应用。同时MOST和D2B被倾向于作为车上媒体网络的标准。

汽车电子系统发生故障时需要使用专用故障诊断系统对其进行分析、诊断，世界各大汽车公司采用的故障诊断接口、故障代码和通信协议不是完全相同，给系统的诊断维护带来了不便。SAE (美国汽车工程师学会)已经制定了第二代车载故障诊断系统标准OBD-II。此项标准统一了诊断系统车内通信协议、与车外故障诊断设备的通信协议及通信接口（故障诊断连接器），被美国环境保护局(EPA)采用和推广。

应用从高端走向低端

随着电子技术、材料技术和汽车技术的发展，汽车IT产品的成本比以往大大降低，汽车IT技术的应用从高端逐步向低端过渡。许多先进的汽车电子系统，以前只安装在高档的轿车上，如今都成了中档甚至低档轿车的标准配制。如ABS系统、安全气囊早已用于中低档汽车，ACC、AMT（自动变速器）、GPS等将来也必将装备在普通轿车上。

IT技术过去多用于精密、高自动化的汽车电子系统，解决纯粹人工或机械操作无法准确实现的控制问题，如发动机电控燃油喷射系统的点火正时控制等。但是为了最大程度地解放驾驶员，提高汽车驾乘的舒适性，最终实现智能汽车的精确控制功能，汽车低端功能的电子化、信息化成为IT技术的低端应用趋势的另一方面。许多以前由乘员手动操作，机械液压机构执行的汽车底层功能，现在通过ECU进行控制实现，这种Drive-by-Wire（线驱动）系统，使汽车基本功能更加稳定、精确地实现，系统的整体性能与可靠性、可扩展性及可维护性大大提高，同时也控制了成本。

进入21世纪，汽车电子技术主要还是用来解决汽车的节能、环保和安全问题；随着人们消费水平的提高，舒适和便捷的汽车电子装置也将快速增长; 汽车电子控制系统继续向集成化、网络化和智能化方向发展，组成一个车载分布式控制系统。