汽車產業要求產品創新且安全可靠，這種追求兩全其美的做法，迫使廠商在推動任何技術革命前，都必須做好完善規畫。下一波的車用電子革命，將帶動整個控制網路架構的創新設計，對半導體元件和網路皆會產生重大影響。
架構的需求與規範會決定車用半導體的發展方向，未來，生產成本將降低，嵌入式軟體的開發與維護也將變得更重要。目前，汽車幾乎都配備多個各自獨立的控制區域網路(CAN)，這種情況在未來幾年將逐漸改變，屆時車上只會有少數彼此相連的匯流排，每一種都是針對某些次網路(Sub-network)需求而量身設計。
次世代重要功能將在確定性(Deterministic)高速網路上執行，例如由寶馬(BMW)、Bosch、戴姆勒克萊斯勒(Daimler Chrysler)和通用汽車(GM)等製造商所共同制定的FlexRay標準就可能獲得採用。多媒體資料將由專屬的資訊娛樂匯流排處理，攝影機的智慧型感測功能也需要高速網路的支援。
高速匯流排需求漸升
在過去數十年裡，汽車增加許多功能，如安全保護、底盤控制和娛樂等，導致控制系統的設計日益困難。另外，軟體開發管理的困難度和生產成本也持續提高，讓CAN匯流排的1Mbit/s頻寬不敷使用。迫使採用不同網路架構的因素包括：
處理器升級意謂著為每種應用選擇最合適的處理器，並確保通訊效率，在某些情形下，數位訊號處理器(DSP)可取代微控制器。
減少CAN 提高資訊傳輸
中階汽車市場的新款車種都裝設四或五組CAN網路，分別負責資訊娛樂、車身控制、變速與煞車、儀錶和故障診斷，因此汽車製造商的重要工作之一，就是減少匯流排數目。
圖1是未來可能出現的通用網路架構，確定性FlexRay網路利用每通道達10Mbit/s的頻寬輸出，支援安全應用，至於底盤控制系統、引擎控制、變速器控制和電動轉向系統(EPS)也各有高速網路。
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| 圖1 未來汽車控制會使用多個彼此相連的次網路 |
用來取代油壓動力轉向系統的電動轉向系統，則適合採用高數學運算效率且中斷響應時間僅八十奈秒的數位訊號處理器。儀錶板和無線廣播仍由傳統CAN環路(Ring)提供支援，高階資訊娛樂設備則需要1Mbit/s以上的資料速率。
多媒體資料傳輸可能會使用一種稱為媒體導向系統傳輸(MOST)的光網，但以銅纜為基礎的IEEE1394系統也是可能方案之一。車身控制次網路可能包含一個CAN環路，除了讓座椅、天窗和車窗等傳統車身控制功能間相互通訊，也讓這些功能可由位於車門和中央儀錶板的主控制按鈕進行控制。
圖1每個主要環路都會連接到中央閘道器，讓這些環路在必要時可相互溝通。中央閘道器的用途之一，是在生產線上把程式燒錄到汽車內所有微控制器的快閃記憶體，這個過程須要傳送大量資料。
FlexRay統合各專屬車用網路
車上有許多系統都須透過網路連接，如煞車、引擎、變速器、車門鎖和方向盤等，因此網路必須提供龐大的資料傳送能力，有些系統甚至還需要確定性資料傳輸功能。另外，隨著智慧型車輛逐漸出現，其他更先進的系統也會進一步增加網路的負擔，譬如前後方攝影機，以及負責連結無線上網熱點以便下載特定資訊的無線射頻功能。
CAN僅支援1Mbit/s的網路頻寬，因此幾乎已確定被排除在未來高速網路之外，FlexRay擁有20Mbit/s頻寬和雙通道架構，是目前聲勢最高的替代方案，現已有數家汽車製造商採用專屬形式的網路。如寶馬已將其專屬的Byteflight網路應用於700系列車種，Byteflight雖是一種專屬網路，卻與FlexRay有許多相同之處。儘管市場現在充斥著各種專屬車用網路，FlexRay在2007年推出後將逐步取代這些規格，預估2010年可達到20%的市場普及率。
採用三十二位元ARM核心
許多頂級汽車製造商已決定採用內建三十二位元ARM核心的微控制器平台高階晶片，這些元件很適合與FlexRay相容的底盤、安全氣囊和車身控制系統。進一步從效能觀點來看，連接至CAN環路的電子控制單元則多半需要一顆具有十六組訊息信箱(Message Mailbox)的CAN控制器，或是一顆具備三十二組訊息信箱的高階CAN控制器。一般而言，至少須內建1MB快閃記憶體的48MHz元件。
此類應用的典型架構會整合一個帶有記憶體和周邊的十六/三十二位元RISC引擎、一個十六層暫存器檔案(Register File)，以及記憶體位址匯流排(MAB)和資料位址匯流排(MDB)。其他重要條件還包括類比I/O處理能力、精巧體積和低耗電。而以數位訊號處理器為基礎的三十二位元數位訊號控制器平台，兼具數位訊號處理器及微控制器的功能特色，也相當適合此類應用。
汽車駕駛對汽車安全性、功能、特色和數位媒體支援能力的要求日益嚴苛，迫使汽車產業必須採用全新的車用網路架構，這個變化對微控制器的效能需求和軟體開發方式也將造成重大影響。車用電子架構的革命性變革，將促使產業建立共同標準，新架構若成功實現，廠商將能夠設計出更豪華、更安全和更可靠的汽車。
(本文作者為德州儀器先進嵌入式控制車用電子行銷經理)