嵌入式系统在汽车智能系统中的应用研究

马云贵 黄鹏

摘要：嵌入式系统近年来，其具有功耗低、体积小、较高的集成度及运行稳定等诸多特点。随着汽车制造技术以及电子技术的不断发展和进步，嵌入式系统被广泛应用于汽车制造行业，大大推动汽车的智能化发展。首先阐述嵌入式系统的概念和特点，然后从智能温度调控、MCU系统、车内娱乐系统、雷达限速系统智能导航、智能驾驶以及整车自检等方面介绍嵌入式系统在汽车智能系统的运用。

关键词：嵌入式系统；汽车智能系统；应用

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672]3198.2018.27.085

近年来，随着汽车技术与汽车制造业的快速发展，汽车在大众中逐渐得到普及，各个城市汽车的数量也逐年增加。我国经济社会发展迅速，交通运输网络也逐步趋于完善，居民的消费水平不断提高，“机动化”浪潮不断向前推进，而驾车新手的增多不可避免会增加更多的交通隐患，各类汽车盗抢、交通事故等逐渐引起人们的重视，已然成为当下社会所面临的严峻的问题。随着智能系统的逐漸成熟和普及，在很大程度上减少了诸多安全隐患，然而随着汽车数量与驾车新手的逐年增加，各类型交通事故依然层出不穷，因交通事故致死的人数逐年增加。另外，随着汽车盗抢技术的提高，很多汽车报警器被迅速破坏，而汽车的报警方式以灯光闪烁或是鸣响为主，很难被车主及时得知。同时，盗贼把报警器弄坏，将汽车偷走后，对其外观进行改动，此时汽车将很难被追踪到了。为了解决上述问题，很多智能系统，如智能驾驶系统、ABS智能防侧滑与失控系统、GPS、智能雷达限速系统以及整车状态自检与控制系统等以保护和跟踪汽车，能够在紧急状况下，运用车载智能控制系统对车辆进行自动保护和控制，从而防止事故的发生或是降低事故所带来的损害，运用GSM短信程式及时向车主及公安部门传输汽车的位置信息与状态，加快破案的速度。

1嵌入式系统的概念

嵌入式系统是基于计算机科学与技术，并以应用为核心，其软硬件能够进行裁减，适用于要求比较严格的专用计算机系统。嵌入式系统能够对其他设备进行控制、监视与管理。总之，嵌入式系统具有较强的兼容性和综合性，综合了系统相应应用软件与硬件，这与PC系统中BIOS的工作方式相似，具有自动化程度高、软件代码较小以及响应速度较快等诸多特点，尤其适合于对实时及多任务要求较高的体系。嵌入式系统的构成主要包括处理器、相关的支撑硬件、操作系统以及应用软件系统等，其可以独立的进行工作。

2嵌入式系统的特点

嵌入式系统大多在特定环境下进行专业领域相关执行的应用系统，与通用型的计算机系统存在较大的差别。比之于通用型的计算机系统，嵌入式系统具有以下几方面特点。

2.1嵌入式系统主要面向特定领域，具有比较严格的实时性要求

嵌入式CPU通常运用于特定的用户群所运用的计算机系统中。其具有较低的通功耗、较小的体积、较高的集成度以及较低的成本等特点，可以将通用型CPU中诸多由板卡所执行的任务同时集成在芯片的内部，这样使得嵌入式系统更加小型化和专业化，大大提升了其移动能力，实现与网络的紧密结合。嵌入式系统综合了当下先进的信息科学技术、半导体技术、电子技术以及通信网络技术等众多领域的技术特点。同时这一特点也决定了嵌入式系统必然为一个资金密集、技术密集、高度分散以及不断创新、注重研发的继承式系统。

2.2具有较长的生命周期

嵌入式系统与具体的应用程序有机的联系在一起，其升级换代也是与具体的产品协同进行的。因而，嵌入式系统的产品一旦出现在市场，通常具有比较长的更换周期。

2.3设计要求较高的效率

嵌入式系统其硬件与软件的设计均要求较高的效率，在确保安全、稳定以及可靠的基础上进行量体裁衣，减除冗余，追求在性能与应用的先进性，以有效的降低成本投入，提升嵌入式系统相关产品的市场竞争力。

2.4软件通常固化在存储芯片

为了提升系统的执行速度与可靠性，所有嵌入式系统中的相关软件通常都是固化于存储芯片或是处理器内部相应存储器件上，并不存储在外部磁盘、移动硬盘等载体中。

2.5不具备自主开发功能

嵌入式系统自身不具备自主开发功能，因而在设计完成之后，用户也无法对其中的某些程序功能予以修改和调整，必须运用一套完整的交叉开发工具及特定的环境才可以进行开发。

3嵌入式系统在汽车智能系统中的应用

3.1嵌入式系统智能温度调控

在汽车制造行业，嵌入式系统智能温度调控具有比较重要的作用。DALLAS最新单线的数字型温度传感器DSl8820与DSl822的温度测量范围在-55℃～+125℃，而在-10℃～+85℃的范围内，其感应精度是±0.5℃，DSl822其精度相对较差，为±2℃。现场温度通常是通过“一线总线”的模式进行传输，能够大大提升系统抵抗干扰的能力，尤其适应于恶劣环境中现场温度的测量，而在断电后依然能够保存，因而被广泛运用于发动机的温度检测、水箱的温度检测以及车内空调的温度检测等领域。如果发动机与水箱的温度出现异常，将会通过数据传输进行报警与亮灯警示，并能够自动调警，实现智能调控。

3.2MCU系统

MCU系统是以高端的处理器作为核心，综合了诸多外部接口的功能单元，第二代的汽车嵌入式系统可以进行简单实时任务的执行，当前被广泛应用于汽车的电控系统，诸如ABS系统、智能安全气囊、主动悬架系统以及发动机的管理等。ABS智能防侧滑与失控系统就是在汽车上安装较多的防抱死制动系统，ABS系统在普通制动系统相应制动功能的基础上，增加车轮防抱死功能，保证汽车于制动情况下仍可以转向，增加了汽车在制动状态下的稳定性，防止出现侧滑与跑偏，这也是当前在汽车上比较先进且制动效果最好的制动系统。

3.3车载娱乐系统

车载娱乐系统主要包括液晶显示屏、录像机、游戏机、CD机、DVD播放机以及放唱机等。随着汽车制造技术与电子技术的不断发展，车辆娱乐系统趋于智能化发展，诸如语言的识别系统，驾驶员可以不用手动进行操纵就能够获得进行车载多媒体的调控；车载移动多媒体能够与互联网连接，这样可以在车上进行上网。

3.4智能雷达限速

只有对速度进行控制，才可以减少事故的发生。智能雷达限速系统包括60、80、100与120公里/小时等档位控制键，在所限速的道路上，只需要按一下所对应的车速控制键，此时汽车的车速将会被限制，不会超过道路限定速度，另外控制键能够任意的切换，操作比较。若路面状况允许，汽车具有60、80、100以及120公里/小时的四档调控选择；若按下经济速度键，此时汽车将进入到低油耗的行驶状态。而当汽车的速度比设置数值低时，控制仪将不会开启机械手，汽车照常行驶；当汽车的速度与设置数值临近时，控制器将其会立即开启机械手将油门拉起，相当于司机将油门放松，此时汽车将滑行减速而不加速，这样使车速得以有效的控制；当汽车的速度比设置数值低时，控制器将立即将油门放松，从而对油门进行适当的控制。

3.5智能导航

若汽车在偏僻路段上行驶的过程中，突然出现事故。此时，车载的碰撞传感器将会第一时间将汽车数据传回，而4S店其工作平台也同时开始报警。若无法与车主进行联系，GPS系统将会将车辆的事故地点进行准确的定位，便于通知附近的救援队伍前去救援。

车载智能导航系统运用了诸多领域比较成熟的模块与技术。车载智能导航能够保证汽车在被盗时及时发出警告，并在被盗后传输汽车准确的位置信息，其虽然无法取代常规的汽车防盗器，但是其防盗功能也是比较实用的，能够传输准确的位置信息，便于汽车的追踪。

当汽车内部通用型防盗系统遭到破坏以后，车载智能导航系统将会通过GPS接收车辆的位置信息，而當速度与位置偏差比设定报警值较大时，远程的控制器将会自动向车主发送报警信息。在车主报警以后，为配合警方能够尽快找到被盗车辆，车主可以再次向远程的控制器发送命令，开启短信的发送功能，将最新的汽车定位信息传输到车主手机，这样在电子地图的辅助下能够更加快速的找到汽车。系统内部SD卡能够在报警后将汽车位置信息进行长期的存储，从而为破案提供证据，找到窃贼不法分子。

3.6智能驾驶

智能驾驶系统主要包括人工智能、疲劳驾驶的状态提醒以及酒后开车自动熄火等功能。智能驾驶主要运用注意力的吸引与分散的相关认知工程学，涉及自主驾驶、网络导航与人工干预等几个环节。智能驾驶要求车辆符合行车相应动力学要求，车内传感器可以获取相关的视听觉信号及信息，并借助认知计算对相应随动系统进行控制。自主驾驶就是实现车道的保持、并道、超车、红灯停绿灯行以及灯语笛语交互等诸多驾驶行为；而人工干预主要是在自动驾驶过程中对实际道路状况进行必要的调整和反应。

3.7整车状态的自检系统

整车状态自检主要包括对汽车胎压、动力系统、制动系统以及液压防震系统等进行检查。整车自检系统是以性能较高的嵌入式处理器作为核心，能够满足汽车系统对于嵌入式应用需求的不断扩展，整车自检系统逐渐提升处理速度，逐步增加内部存储容量与集成度。以嵌入式的操作系统为辅助，整车自检系统表现出较为明显的实时性与多任务同时执行的能力，同时能够与网络进行紧密的结合。汽车SOC系统属于嵌入式技术于汽车制造领域的高端应用，满足当下汽车其电控系统功能的不断扩展、复杂的逻辑性、子系统之间通信频率的不断提升等诸多严格要求。汽车嵌入式SOC系统被广泛应用于混合动力的总成、底盘的综合控制、汽车辆状态的记录及监控等众多领域。

4结语

随着汽车制造技术与电子技术的不断发展与进步，嵌入式系统在汽车智能系统中的应用越来越广泛，如车载娱乐系统、智能温度调控、雷达限速系统、智能导航、智能驾驶以及整车自检等，极大的保证了汽车的稳定性、安全性与便利性。本文从嵌入式系统的概念、特点以及在汽车智能化系统中的应用等方面进行阐述，旨在促进人们对嵌入式系统的了解，推动嵌入式系统的进一步发展。

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