【FlexRay介面技術系列(二)】
由於汽車產業同時要求產品創新且安全可靠，因而這種追求兩全其美的作法，迫使廠商在推動任何技術革命前，都必須做好完善規劃，以因應下一波的車用電子革命。而這樣的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產生重大影響。
次世代車用電子的一項重要功能，乃為在確定性(Deterministic)高速網路上執行，例如由寶馬(BMW)、保時捷(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。
毋庸置疑的是，架構的需求與規範會決定車用半導體的發展方向。尤在未來隨著生產成本降低，嵌入式軟體的開發與維護也將變得更重要。目前的汽車幾乎都配備多個各自獨立的控制區域網路(CAN)，而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，且每一種都是針對某些次網路(Sub- network)需求量身設計。
需求帶來高度挑戰
在過去數十年裡，汽車增加了許多功能，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，持續提高的複雜性，也增加了軟體開發管理的困難度和生產成本，導致早期CAN匯流排的1Mbit/s頻寬已不敷使用。
一般認為，迫使汽車產業採用不同網路架構的因素包括：
而隨著困難度的提升，也可能需要面臨處理器升級的態勢。事實上，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。而在某些情形下，數位訊號處理器(DSP)可取代微控制器。
車用網路互為連結
現今中階汽車市場的新款車種，都裝設了四組或以上CAN網路，分別負責資訊娛樂、車身控制、變速與煞車、儀表和故障診斷等，因此汽車製造商的重要工作之一，除了確保彼此的連結性，就是減少匯流排數目。
未來可能出現的通用網路架構如圖1，確定性FlexRay網路利用每通道高達10Mbit/s的頻寬，輸出支援重要的安全應用，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)也有各自的高速網路。在圖1的設計裡，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，不過這個過程須要傳送大量資料。
至於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80奈秒的DSP。儀表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。
多媒體資料傳輸部分，則可能會使用媒體導向系統傳輸(MOST)的光纖網路，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表板的主控制按鈕進行控制。
總體來說，車用網路的互相連結深淺，將成為資訊娛樂、車身控制、變速與煞車、儀表和故障診斷能否互相支援與共通的重要原則。
CAN逐漸淡出車用市場
如前文所述，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，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，其它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(Hot Spot)以便下載特定資訊的無線射頻功能等。
然而，由於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，而由FlexRay 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某種形式的FlexRay網路，如寶馬已將其與FlexRay相似然由該公司專屬的Byteflight網路應用於7系列車種。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，並預估2010年可達到20%的市場普及率。
從效能觀點來看，連接至CAN環路的電子控制單元，需要一顆16組訊息信箱(Message Mailbox)的CAN控制器，或是一顆具備32組訊息信箱的高階CAN控制器。一般而言，至少須要內建1MB快閃記憶體的48MHz元件，才能完成上述工作。
此類應用的典型架構會整合一個帶有記憶體和周邊的16/32位元RISC引擎、一個16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。
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，並設計出更豪華、更安全和更可靠的汽車。