具有更多智能的汽車需要配備各種各樣牢靠而又廉價(jià)的傳感器，其中許多傳感器證明在其它嵌入式系統(tǒng)中也是非常適用的。而且，數(shù)字編程技術(shù)也正在簡化這些汽車傳感器適應(yīng)于新領(lǐng)域的開發(fā)過程。
目前，轎車、卡車和公共汽車既是一種機(jī)械設(shè)備，同樣也幾乎是一種電子裝置。隨著越來越多的汽車增加先進(jìn)的功能，如穩(wěn)定性控制和電子油門控制，汽車的電子含量還在不斷增加。由于電子系統(tǒng)只依靠電信號(hào)工作，所以汽車需要用傳感器將各種光激勵(lì)、化學(xué)激勵(lì)和機(jī)械激勵(lì)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。盡管傳感器歷來是非常昂貴的，但汽車傳感器卻不能太貴，因?yàn)閷?duì)汽車（甚至高檔豪華汽車）制造而言，成本始終是一個(gè)極為敏感的因素。然而，盡管有成本方面的嚴(yán)格限制，但汽車傳感器的設(shè)計(jì)者們卻不能只圖省錢。這些傳感器必須能在惡劣的溫度、濕度、沖擊、震動(dòng)和電磁干擾的環(huán)境下可靠地工作許多年，當(dāng)然這些極端工作條件會(huì)大大縮短相應(yīng)常規(guī)傳感器的使用壽命。
這種具有挑戰(zhàn)性的局面，對(duì)那些基于非汽車傳感器的嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師來說，卻是一個(gè)真正的好消息。這些設(shè)計(jì)師常常發(fā)現(xiàn)，他們可以使原先為汽車開發(fā)的傳感器也適應(yīng)于別的應(yīng)用場(chǎng)合。因?yàn)槭褂迷谄嚿系倪@些傳感器價(jià)格雖低，但可靠性極高。而且，現(xiàn)在的可編程技術(shù)也便于修改數(shù)量日益增多的汽車傳感器特性，使它們達(dá)到新的用途的要求。
如今，許多車用傳感器都是使用IC工藝制造的，其中有些工藝可生產(chǎn)既有模擬功能又有非易失性存儲(chǔ)器的芯片。這種方法允許對(duì)每一個(gè)器件進(jìn)行校正和編程，以彌補(bǔ)制造上的缺陷。因此，可編程性可以使器件制造商放寬公差，從而在降低成本的同時(shí)提高器件成品率。
但是，IC設(shè)計(jì)者們必須仔細(xì)地逐項(xiàng)考慮增加可編程性是否能夠真正地降低傳感器芯片的成本。這種權(quán)衡可能是極其棘手的。如果考慮不當(dāng)，將非易失性存儲(chǔ)器添加到主要是模擬功能的芯片上就會(huì)導(dǎo)致成本上升而不是下降。要將非易失性RAM與模擬功能結(jié)合在一起，需要使用更加復(fù)雜的晶圓片加工工藝，存儲(chǔ)器會(huì)增加芯片面積，從而降低了成品率，而編程則會(huì)增加測(cè)試時(shí)間。
盡管IC技術(shù)在汽車傳感技術(shù)中日益占居主導(dǎo)地位的理由很充足，但并非所有的汽車傳感器都是采用IC的。遠(yuǎn)非如此。不過，現(xiàn)在還沒有任何別的制造技術(shù)能如此適合生產(chǎn)這些傳感器。制造IC的成批加工工藝可以生產(chǎn)大量的、功能特性受到精確控制的器件，其結(jié)果是器件成本極低。事實(shí)上，許多汽車傳感器IC的封裝成本已經(jīng)高于芯片的成本。即使這樣，封裝后的器件成本通常也比用其它方法生產(chǎn)的器件低。可以說，在許多情況下，即使是汽車制造商愿意支付相當(dāng)高的費(fèi)用（何況他們事實(shí)上不愿意），用其它方法根本就生產(chǎn)不出合適的器件來的。
封裝占用一筆很大的成本
封裝成本在汽車傳感器的成本中占有很大比重，對(duì)此誰也不會(huì)感到意外。封裝必須保護(hù)本來就脆弱的芯片不受極端環(huán)境的影響。再則，某些IC傳感器對(duì)封裝提出了極為苛刻的要求。例如，某些位置傳感器要求精確監(jiān)控制IC芯片相對(duì)于封裝外部特征的位置。要滿足這些要求，需要專門的裝配工藝和夾具。
即使沒有提出這類特殊要求，汽車傳感器的封裝也必須保護(hù)芯片免遭大多數(shù)商用器件從未遇到過的工作條件的影響。不僅芯片，而且封裝包封本身也必須保證能在-40～+125°C的溫度范圍內(nèi)正常工作（對(duì)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)組件上的IC，其工作溫度范圍是-40～+150°C）。再則，封裝必須保護(hù)芯片免受高濕度的影響，在某些情況下還要抗鹽霧的影響。封裝還必須保護(hù)芯片免受極端沖擊和震動(dòng)的影響，而芯片本身還必須承受很強(qiáng)的靜電場(chǎng)和RF電磁場(chǎng)的干擾。這些要求通常與軍事裝備和航天設(shè)備中所用IC的要求相同，只在某些場(chǎng)合單位體積可以放松一些，而且汽車公司也不會(huì)以軍用品的價(jià)格來支付，在某些情況下，甚至還要求低于普通商品的價(jià)格來支付。
你也許認(rèn)為，汽車設(shè)備中大量使用完全相同的傳感器會(huì)使定制封裝符合汽車客戶的心意。但是，汽車傳感器的購買者在可能的情況下寧愿購買標(biāo)準(zhǔn)化封裝的IC，至少從尺寸的角度來說是這樣。標(biāo)準(zhǔn)封裝的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（如測(cè)試插座）早已存在，因此，找到多家生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)封裝IC的廠家要比尋找多家特殊封裝IC制造商更容易。IC傳感器制造商們估計(jì)，他們生產(chǎn)的汽車傳感器至少有一半是符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外形封裝的。
盡管尺寸是標(biāo)準(zhǔn)化的，但幾乎所有這些封裝都是IC或封裝制造商使之適用于汽車行業(yè)的版本。ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）已經(jīng)制定了有關(guān)汽車用IC和IC封裝性能各個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn)。其中一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，即ISO/TR7637/1，包含了器件承受ESD（靜電放電）的性能規(guī)范。
有些時(shí)候，對(duì)商用級(jí)器件進(jìn)行改進(jìn)，使之適用于汽車設(shè)備，需要對(duì)封裝給予更多特別的關(guān)注。各種改進(jìn)可能要求大大改變晶圓片加工工藝。比如說裝在發(fā)動(dòng)機(jī)罩下面的光傳感器就是這種情況。一般來說，光電二極管探測(cè)器的工作溫度只能達(dá)到85°C，超過這一溫度（在少數(shù)情況下，可以超過100℃），反向偏置的光電二極管的漏電流就會(huì)過大。但是，改變?cè)撈骷诫s就可使它在125℃的環(huán)境溫度下工作。
螺旋形的供應(yīng)鏈
購買傳感器的大多不是汽車制造商本身，而是汽車制造商的供應(yīng)商，或者是向汽車制造商提供組件的供應(yīng)商。舉例來說，公司A可能向公司B出售電動(dòng)車窗調(diào)節(jié)器（特種電動(dòng)機(jī)），而公司B則將完整的車門組件賣給制造汽車的公司C。在這種情況下，最有可能需要第二家供貨商的公司是公司B，然而，公司B很可能會(huì)誤以為自己擁有多個(gè)供貨商。
假定電動(dòng)車窗調(diào)節(jié)器是一種以電動(dòng)機(jī)為主制造的新型"一按即上升"裝置，內(nèi)含撬桿（或遮擋）傳感器。為了防止有人因其手或頸檔住窗戶向上運(yùn)動(dòng)而受傷，老式調(diào)節(jié)器要求駕駛員或乘客在窗戶向上運(yùn)動(dòng)期間始終按住按鈕。而"一按即上升"調(diào)節(jié)器只需要按一下就行了；如果一個(gè)芯片上的傳感器能確定電動(dòng)機(jī)的扭矩過大，則電動(dòng)機(jī)里的控制IC就會(huì)使窗戶反向運(yùn)動(dòng)。即使是公司B有第二家供應(yīng)商D可供應(yīng)調(diào)節(jié)器，公司A和D都可能從公司E獲得這種檢測(cè)撬桿的電動(dòng)機(jī)控制IC。因此，如果公司E那里出了問題，就會(huì)停止向公司A、D供應(yīng)這種調(diào)節(jié)器。
有些非汽車用嵌入式系統(tǒng)采用為汽車設(shè)備開發(fā)的元件。這種非汽車用嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)人員所關(guān)心的一個(gè)問題是將來能否得到必需的支持。許多非汽車公司想購買這些元件，但購買較少，只有幾千甚至幾百，而汽車供應(yīng)商簽訂合約購買的元件數(shù)量則是幾十萬，或幾百萬個(gè)。
半導(dǎo)體制造商對(duì)這樣的問題有幾種答復(fù)。首先，他們說，他們認(rèn)識(shí)到非汽車傳感器的總銷售潛力可能是一筆有利可圖的大買賣。為了向設(shè)備設(shè)計(jì)師們提供他們所需要的信息，大多數(shù)制造汽車傳感器的IC公司都公布詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料，其中有打算將這些元件用于非汽車設(shè)備的設(shè)計(jì)工程師們所需的各種信息。IC公司也正努力提高其分銷商的應(yīng)用支持能力。此外，有幾家IC公司說，它們的工廠應(yīng)用支持人員真的盼望著能為購買量不大的客戶提供幫助。
有些公司（例如Melexis公司）不僅提供演示板，而且還提供其傳感器產(chǎn)品的開發(fā)套件。Melexis公司已經(jīng)建立了它自己的網(wǎng)站，讓客戶上網(wǎng)購買這些器材。內(nèi)含非易失性RAM的傳感器，之所以可以網(wǎng)上購買，是因?yàn)閷?duì)于傳感器規(guī)范制定者和使用這些器件的設(shè)備設(shè)計(jì)師們來說，可編程性是一個(gè)關(guān)鍵的問題。IC公司認(rèn)識(shí)到，它們必須提供能使那些設(shè)計(jì)師在實(shí)驗(yàn)室里為傳感器編程的信息和設(shè)備。此外，設(shè)備制造商們也常常需要在生產(chǎn)中用不同的工具來對(duì)傳感器IC進(jìn)行編程，而IC公司則承諾為這一設(shè)備提供或開發(fā)相應(yīng)的資源。
多樣化需要
現(xiàn)代汽車使用的傳感器種類繁多。
圖1示出了幾種傳感器裝在現(xiàn)代豪華小汽車中什么地方。表1的矩陣列出了若干被測(cè)參數(shù)值和通常用來測(cè)量這些參數(shù)的技術(shù)（傳感器種類）。但是，這一矩陣是不全面的。例如，它既沒有包括流量傳感器，也沒有列出檢測(cè)具體化學(xué)成分和元素（如O2）的傳感器（圖2）。化學(xué)傳感器是汽車排放控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件。
比較全面地闡述了可用的部件和技術(shù)。但是要記住，因?yàn)樵摃且患抑饕钠噦鞲衅髦圃焐叹帉懙模运玫睦尤际莵碜宰约汗镜母鱾€(gè)產(chǎn)品系列。
目前被認(rèn)為幾乎與汽車設(shè)備同義的一個(gè)傳感技術(shù)領(lǐng)域是基于MEMS（微電子機(jī)械系統(tǒng)）技術(shù)的加速度計(jì)。盡管MEMS器件的制造與IC的制造密切相關(guān)，而且某些基于MEMS的傳感器就是既有傳感元件又有IC信號(hào)調(diào)節(jié)器的一塊芯片，但是MEMS制造商不喜歡把它們的產(chǎn)品稱之為IC。
然而，有些批量生產(chǎn)的、指甲大小（或更小）的廉價(jià)器件能檢測(cè)或產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，這種器件的思路既新穎又與眾不同，足以使人有科幻的感覺。毫無疑問，以MEMS為基礎(chǔ)的汽車傳感器的應(yīng)用，除了當(dāng)今電容式加速度計(jì)之外還將繼續(xù)擴(kuò)大。確實(shí)，MEMS很有可能會(huì)成為首要的汽車傳感器技術(shù)，例如，據(jù)報(bào)道，一些MEMS制造商正在積極地開發(fā)以MEMS為基礎(chǔ)的陀螺儀。
遠(yuǎn)不如MEMS傳感器那樣具有吸引力但仍然占有極為重要地位的是磁性器件。盡管旋轉(zhuǎn)位置傳感器和速度傳感器大多利用霍爾效應(yīng)，但是某些較新的傳感器則是以GMR（巨磁阻）效應(yīng)為基礎(chǔ)的。GMR技術(shù)因其在提高硬盤驅(qū)動(dòng)器的面密度方面的重要性而受到廣泛關(guān)注。但是，霍爾器件的優(yōu)點(diǎn)在于它能夠?qū)z測(cè)功能和信號(hào)的調(diào)節(jié)功能組合在一塊IC芯片上。圖3示出了磁阻角度傳感器在汽車上的應(yīng)用。
在汽車上設(shè)置總線
汽車傳感器提供數(shù)據(jù)的方法是許多論文的主題。大多數(shù)傳感器基本上都是以模擬方式檢測(cè)物理現(xiàn)象的模擬傳感器。幾十年來，每一種傳感器產(chǎn)生的模擬輸出，對(duì)于該傳感器技術(shù)所檢測(cè)的變量范圍而言都是獨(dú)一無二的。把這些輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢岳玫男问绞仟?dú)立的信號(hào)調(diào)節(jié)器的任務(wù)，而該調(diào)節(jié)器通常都以電路模塊的形式出現(xiàn)。傳感元件的輸出常常是一個(gè)低電平模擬電壓或電流，而且常常是被檢測(cè)變量的非線性函數(shù)。當(dāng)今的原始（或不存在的）計(jì)算函數(shù)需要線性化的高電平輸出，按照被測(cè)變量進(jìn)行標(biāo)度，并且經(jīng)常對(duì)補(bǔ)償和增益進(jìn)行修正。后來，又常常將幾種傳感器和信號(hào)調(diào)節(jié)電路集成在一起，并且將輸出設(shè)定成標(biāo)準(zhǔn)范圍值。在工業(yè)應(yīng)用，特別是在過程控制中，輸出范圍標(biāo)稱值為4～20mA。
由于A/D變換器的尺寸大大縮小，成本顯著降低，已使人們能夠生產(chǎn)出成本幾乎不比模擬電路高的小型數(shù)字輸出信號(hào)調(diào)節(jié)器。數(shù)字通信的廣泛應(yīng)用推動(dòng)了可通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字協(xié)議進(jìn)行通信的信號(hào)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)。基于IC技術(shù)的傳感器的發(fā)展，使人們有可能將傳感器、信號(hào)調(diào)節(jié)器和標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字接口集成在一塊低成本的IC上。即使是這樣，許多現(xiàn)代汽車仍然在采用模塊化的信號(hào)調(diào)節(jié)器，例如圖3所示的信號(hào)調(diào)節(jié)器。
雖然這一結(jié)果聽起來很棒，但也不是沒有問題存在。一個(gè)主要問題在于掌握這種技術(shù)很容易，或者是有太多的電子工程師們太有創(chuàng)造力，或者是他們過高估計(jì)自己的創(chuàng)造力。現(xiàn)在看來，好像每位在世的電子工程師都至少設(shè)計(jì)了一種新型總線和相關(guān)的通信協(xié)議，而這些總線和協(xié)議中任何兩個(gè)都是不相兼容的。那座由過多互不兼容的總線和協(xié)議“標(biāo)準(zhǔn)”所構(gòu)建的巴比通天塔造成了時(shí)間、精力和金錢的巨大浪費(fèi)。
汽車工業(yè)不能不受到這些總線競(jìng)爭的影響。最著名的汽車總線是CAN（控制器區(qū)域網(wǎng)）。CAN最初在歐洲的汽車制造商中擁有一批支持者。而一種較新的總線是LIN（本地互連網(wǎng)），它不是為了取代CAN，而是對(duì)CAM的補(bǔ)充。LIN是一種低成本的總線，用于對(duì)汽車主人的安全并不十分重要的應(yīng)用場(chǎng)合。在LIN協(xié)會(huì)的網(wǎng)站上，你可以了解到大量汽車公司和電子公司正在使用LIN總線。
目前，轎車、卡車和公共汽車既是一種機(jī)械設(shè)備，同樣也幾乎是一種電子裝置。隨著越來越多的汽車增加先進(jìn)的功能，如穩(wěn)定性控制和電子油門控制，汽車的電子含量還在不斷增加。由于電子系統(tǒng)只依靠電信號(hào)工作，所以汽車需要用傳感器將各種光激勵(lì)、化學(xué)激勵(lì)和機(jī)械激勵(lì)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。盡管傳感器歷來是非常昂貴的，但汽車傳感器卻不能太貴，因?yàn)閷?duì)汽車（甚至高檔豪華汽車）制造而言，成本始終是一個(gè)極為敏感的因素。然而，盡管有成本方面的嚴(yán)格限制，但汽車傳感器的設(shè)計(jì)者們卻不能只圖省錢。這些傳感器必須能在惡劣的溫度、濕度、沖擊、震動(dòng)和電磁干擾的環(huán)境下可靠地工作許多年，當(dāng)然這些極端工作條件會(huì)大大縮短相應(yīng)常規(guī)傳感器的使用壽命。
這種具有挑戰(zhàn)性的局面，對(duì)那些基于非汽車傳感器的嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師來說，卻是一個(gè)真正的好消息。這些設(shè)計(jì)師常常發(fā)現(xiàn)，他們可以使原先為汽車開發(fā)的傳感器也適應(yīng)于別的應(yīng)用場(chǎng)合。因?yàn)槭褂迷谄嚿系倪@些傳感器價(jià)格雖低，但可靠性極高。而且，現(xiàn)在的可編程技術(shù)也便于修改數(shù)量日益增多的汽車傳感器特性，使它們達(dá)到新的用途的要求。
如今，許多車用傳感器都是使用IC工藝制造的，其中有些工藝可生產(chǎn)既有模擬功能又有非易失性存儲(chǔ)器的芯片。這種方法允許對(duì)每一個(gè)器件進(jìn)行校正和編程，以彌補(bǔ)制造上的缺陷。因此，可編程性可以使器件制造商放寬公差，從而在降低成本的同時(shí)提高器件成品率。
但是，IC設(shè)計(jì)者們必須仔細(xì)地逐項(xiàng)考慮增加可編程性是否能夠真正地降低傳感器芯片的成本。這種權(quán)衡可能是極其棘手的。如果考慮不當(dāng)，將非易失性存儲(chǔ)器添加到主要是模擬功能的芯片上就會(huì)導(dǎo)致成本上升而不是下降。要將非易失性RAM與模擬功能結(jié)合在一起，需要使用更加復(fù)雜的晶圓片加工工藝，存儲(chǔ)器會(huì)增加芯片面積，從而降低了成品率，而編程則會(huì)增加測(cè)試時(shí)間。
盡管IC技術(shù)在汽車傳感技術(shù)中日益占居主導(dǎo)地位的理由很充足，但并非所有的汽車傳感器都是采用IC的。遠(yuǎn)非如此。不過，現(xiàn)在還沒有任何別的制造技術(shù)能如此適合生產(chǎn)這些傳感器。制造IC的成批加工工藝可以生產(chǎn)大量的、功能特性受到精確控制的器件，其結(jié)果是器件成本極低。事實(shí)上，許多汽車傳感器IC的封裝成本已經(jīng)高于芯片的成本。即使這樣，封裝后的器件成本通常也比用其它方法生產(chǎn)的器件低。可以說，在許多情況下，即使是汽車制造商愿意支付相當(dāng)高的費(fèi)用（何況他們事實(shí)上不愿意），用其它方法根本就生產(chǎn)不出合適的器件來的。
封裝占用一筆很大的成本
封裝成本在汽車傳感器的成本中占有很大比重，對(duì)此誰也不會(huì)感到意外。封裝必須保護(hù)本來就脆弱的芯片不受極端環(huán)境的影響。再則，某些IC傳感器對(duì)封裝提出了極為苛刻的要求。例如，某些位置傳感器要求精確監(jiān)控制IC芯片相對(duì)于封裝外部特征的位置。要滿足這些要求，需要專門的裝配工藝和夾具。
即使沒有提出這類特殊要求，汽車傳感器的封裝也必須保護(hù)芯片免遭大多數(shù)商用器件從未遇到過的工作條件的影響。不僅芯片，而且封裝包封本身也必須保證能在-40～+125°C的溫度范圍內(nèi)正常工作（對(duì)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)組件上的IC，其工作溫度范圍是-40～+150°C）。再則，封裝必須保護(hù)芯片免受高濕度的影響，在某些情況下還要抗鹽霧的影響。封裝還必須保護(hù)芯片免受極端沖擊和震動(dòng)的影響，而芯片本身還必須承受很強(qiáng)的靜電場(chǎng)和RF電磁場(chǎng)的干擾。這些要求通常與軍事裝備和航天設(shè)備中所用IC的要求相同，只在某些場(chǎng)合單位體積可以放松一些，而且汽車公司也不會(huì)以軍用品的價(jià)格來支付，在某些情況下，甚至還要求低于普通商品的價(jià)格來支付。
你也許認(rèn)為，汽車設(shè)備中大量使用完全相同的傳感器會(huì)使定制封裝符合汽車客戶的心意。但是，汽車傳感器的購買者在可能的情況下寧愿購買標(biāo)準(zhǔn)化封裝的IC，至少從尺寸的角度來說是這樣。標(biāo)準(zhǔn)封裝的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（如測(cè)試插座）早已存在，因此，找到多家生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)封裝IC的廠家要比尋找多家特殊封裝IC制造商更容易。IC傳感器制造商們估計(jì)，他們生產(chǎn)的汽車傳感器至少有一半是符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外形封裝的。
盡管尺寸是標(biāo)準(zhǔn)化的，但幾乎所有這些封裝都是IC或封裝制造商使之適用于汽車行業(yè)的版本。ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）已經(jīng)制定了有關(guān)汽車用IC和IC封裝性能各個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn)。其中一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，即ISO/TR7637/1，包含了器件承受ESD（靜電放電）的性能規(guī)范。
有些時(shí)候，對(duì)商用級(jí)器件進(jìn)行改進(jìn)，使之適用于汽車設(shè)備，需要對(duì)封裝給予更多特別的關(guān)注。各種改進(jìn)可能要求大大改變晶圓片加工工藝。比如說裝在發(fā)動(dòng)機(jī)罩下面的光傳感器就是這種情況。一般來說，光電二極管探測(cè)器的工作溫度只能達(dá)到85°C，超過這一溫度（在少數(shù)情況下，可以超過100℃），反向偏置的光電二極管的漏電流就會(huì)過大。但是，改變?cè)撈骷诫s就可使它在125℃的環(huán)境溫度下工作。
螺旋形的供應(yīng)鏈
購買傳感器的大多不是汽車制造商本身，而是汽車制造商的供應(yīng)商，或者是向汽車制造商提供組件的供應(yīng)商。舉例來說，公司A可能向公司B出售電動(dòng)車窗調(diào)節(jié)器（特種電動(dòng)機(jī)），而公司B則將完整的車門組件賣給制造汽車的公司C。在這種情況下，最有可能需要第二家供貨商的公司是公司B，然而，公司B很可能會(huì)誤以為自己擁有多個(gè)供貨商。
假定電動(dòng)車窗調(diào)節(jié)器是一種以電動(dòng)機(jī)為主制造的新型"一按即上升"裝置，內(nèi)含撬桿（或遮擋）傳感器。為了防止有人因其手或頸檔住窗戶向上運(yùn)動(dòng)而受傷，老式調(diào)節(jié)器要求駕駛員或乘客在窗戶向上運(yùn)動(dòng)期間始終按住按鈕。而"一按即上升"調(diào)節(jié)器只需要按一下就行了；如果一個(gè)芯片上的傳感器能確定電動(dòng)機(jī)的扭矩過大，則電動(dòng)機(jī)里的控制IC就會(huì)使窗戶反向運(yùn)動(dòng)。即使是公司B有第二家供應(yīng)商D可供應(yīng)調(diào)節(jié)器，公司A和D都可能從公司E獲得這種檢測(cè)撬桿的電動(dòng)機(jī)控制IC。因此，如果公司E那里出了問題，就會(huì)停止向公司A、D供應(yīng)這種調(diào)節(jié)器。
有些非汽車用嵌入式系統(tǒng)采用為汽車設(shè)備開發(fā)的元件。這種非汽車用嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)人員所關(guān)心的一個(gè)問題是將來能否得到必需的支持。許多非汽車公司想購買這些元件，但購買較少，只有幾千甚至幾百，而汽車供應(yīng)商簽訂合約購買的元件數(shù)量則是幾十萬，或幾百萬個(gè)。
半導(dǎo)體制造商對(duì)這樣的問題有幾種答復(fù)。首先，他們說，他們認(rèn)識(shí)到非汽車傳感器的總銷售潛力可能是一筆有利可圖的大買賣。為了向設(shè)備設(shè)計(jì)師們提供他們所需要的信息，大多數(shù)制造汽車傳感器的IC公司都公布詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料，其中有打算將這些元件用于非汽車設(shè)備的設(shè)計(jì)工程師們所需的各種信息。IC公司也正努力提高其分銷商的應(yīng)用支持能力。此外，有幾家IC公司說，它們的工廠應(yīng)用支持人員真的盼望著能為購買量不大的客戶提供幫助。
有些公司（例如Melexis公司）不僅提供演示板，而且還提供其傳感器產(chǎn)品的開發(fā)套件。Melexis公司已經(jīng)建立了它自己的網(wǎng)站，讓客戶上網(wǎng)購買這些器材。內(nèi)含非易失性RAM的傳感器，之所以可以網(wǎng)上購買，是因?yàn)閷?duì)于傳感器規(guī)范制定者和使用這些器件的設(shè)備設(shè)計(jì)師們來說，可編程性是一個(gè)關(guān)鍵的問題。IC公司認(rèn)識(shí)到，它們必須提供能使那些設(shè)計(jì)師在實(shí)驗(yàn)室里為傳感器編程的信息和設(shè)備。此外，設(shè)備制造商們也常常需要在生產(chǎn)中用不同的工具來對(duì)傳感器IC進(jìn)行編程，而IC公司則承諾為這一設(shè)備提供或開發(fā)相應(yīng)的資源。
多樣化需要
現(xiàn)代汽車使用的傳感器種類繁多。
圖1示出了幾種傳感器裝在現(xiàn)代豪華小汽車中什么地方。表1的矩陣列出了若干被測(cè)參數(shù)值和通常用來測(cè)量這些參數(shù)的技術(shù)（傳感器種類）。但是，這一矩陣是不全面的。例如，它既沒有包括流量傳感器，也沒有列出檢測(cè)具體化學(xué)成分和元素（如O2）的傳感器（圖2）。化學(xué)傳感器是汽車排放控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件。
比較全面地闡述了可用的部件和技術(shù)。但是要記住，因?yàn)樵摃且患抑饕钠噦鞲衅髦圃焐叹帉懙模运玫睦尤际莵碜宰约汗镜母鱾€(gè)產(chǎn)品系列。
目前被認(rèn)為幾乎與汽車設(shè)備同義的一個(gè)傳感技術(shù)領(lǐng)域是基于MEMS（微電子機(jī)械系統(tǒng)）技術(shù)的加速度計(jì)。盡管MEMS器件的制造與IC的制造密切相關(guān)，而且某些基于MEMS的傳感器就是既有傳感元件又有IC信號(hào)調(diào)節(jié)器的一塊芯片，但是MEMS制造商不喜歡把它們的產(chǎn)品稱之為IC。
然而，有些批量生產(chǎn)的、指甲大小（或更小）的廉價(jià)器件能檢測(cè)或產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，這種器件的思路既新穎又與眾不同，足以使人有科幻的感覺。毫無疑問，以MEMS為基礎(chǔ)的汽車傳感器的應(yīng)用，除了當(dāng)今電容式加速度計(jì)之外還將繼續(xù)擴(kuò)大。確實(shí)，MEMS很有可能會(huì)成為首要的汽車傳感器技術(shù)，例如，據(jù)報(bào)道，一些MEMS制造商正在積極地開發(fā)以MEMS為基礎(chǔ)的陀螺儀。
遠(yuǎn)不如MEMS傳感器那樣具有吸引力但仍然占有極為重要地位的是磁性器件。盡管旋轉(zhuǎn)位置傳感器和速度傳感器大多利用霍爾效應(yīng)，但是某些較新的傳感器則是以GMR（巨磁阻）效應(yīng)為基礎(chǔ)的。GMR技術(shù)因其在提高硬盤驅(qū)動(dòng)器的面密度方面的重要性而受到廣泛關(guān)注。但是，霍爾器件的優(yōu)點(diǎn)在于它能夠?qū)z測(cè)功能和信號(hào)的調(diào)節(jié)功能組合在一塊IC芯片上。圖3示出了磁阻角度傳感器在汽車上的應(yīng)用。
在汽車上設(shè)置總線
汽車傳感器提供數(shù)據(jù)的方法是許多論文的主題。大多數(shù)傳感器基本上都是以模擬方式檢測(cè)物理現(xiàn)象的模擬傳感器。幾十年來，每一種傳感器產(chǎn)生的模擬輸出，對(duì)于該傳感器技術(shù)所檢測(cè)的變量范圍而言都是獨(dú)一無二的。把這些輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢岳玫男问绞仟?dú)立的信號(hào)調(diào)節(jié)器的任務(wù)，而該調(diào)節(jié)器通常都以電路模塊的形式出現(xiàn)。傳感元件的輸出常常是一個(gè)低電平模擬電壓或電流，而且常常是被檢測(cè)變量的非線性函數(shù)。當(dāng)今的原始（或不存在的）計(jì)算函數(shù)需要線性化的高電平輸出，按照被測(cè)變量進(jìn)行標(biāo)度，并且經(jīng)常對(duì)補(bǔ)償和增益進(jìn)行修正。后來，又常常將幾種傳感器和信號(hào)調(diào)節(jié)電路集成在一起，并且將輸出設(shè)定成標(biāo)準(zhǔn)范圍值。在工業(yè)應(yīng)用，特別是在過程控制中，輸出范圍標(biāo)稱值為4～20mA。
由于A/D變換器的尺寸大大縮小，成本顯著降低，已使人們能夠生產(chǎn)出成本幾乎不比模擬電路高的小型數(shù)字輸出信號(hào)調(diào)節(jié)器。數(shù)字通信的廣泛應(yīng)用推動(dòng)了可通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字協(xié)議進(jìn)行通信的信號(hào)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)。基于IC技術(shù)的傳感器的發(fā)展，使人們有可能將傳感器、信號(hào)調(diào)節(jié)器和標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字接口集成在一塊低成本的IC上。即使是這樣，許多現(xiàn)代汽車仍然在采用模塊化的信號(hào)調(diào)節(jié)器，例如圖3所示的信號(hào)調(diào)節(jié)器。
雖然這一結(jié)果聽起來很棒，但也不是沒有問題存在。一個(gè)主要問題在于掌握這種技術(shù)很容易，或者是有太多的電子工程師們太有創(chuàng)造力，或者是他們過高估計(jì)自己的創(chuàng)造力。現(xiàn)在看來，好像每位在世的電子工程師都至少設(shè)計(jì)了一種新型總線和相關(guān)的通信協(xié)議，而這些總線和協(xié)議中任何兩個(gè)都是不相兼容的。那座由過多互不兼容的總線和協(xié)議“標(biāo)準(zhǔn)”所構(gòu)建的巴比通天塔造成了時(shí)間、精力和金錢的巨大浪費(fèi)。
汽車工業(yè)不能不受到這些總線競(jìng)爭的影響。最著名的汽車總線是CAN（控制器區(qū)域網(wǎng)）。CAN最初在歐洲的汽車制造商中擁有一批支持者。而一種較新的總線是LIN（本地互連網(wǎng)），它不是為了取代CAN，而是對(duì)CAM的補(bǔ)充。LIN是一種低成本的總線，用于對(duì)汽車主人的安全并不十分重要的應(yīng)用場(chǎng)合。在LIN協(xié)會(huì)的網(wǎng)站上，你可以了解到大量汽車公司和電子公司正在使用LIN總線。
