Стало известно, что новое поколение Nissan Qashqai может получить электрическую версию автомобиля. Инженеры автомобильной промышленности регулярно представляют новые технологии и устройства для обеспечения большей безопасности, комфорта или хотя бы для развлечения водителей. Рассказываем о разработках будущего, которые тестируются на дорогах сегодня.
Автомобили
с функцией автопилота
Последние 5 лет все ведущие мировые автопроизводители разрабатывают автономные автомобили. Ford концепт-кар, способный самостоятельно парковаться. Audi, BMW, Nissan, Honda, GM и Mercedes регулярно отчитываются о том, что их прототипы беспилотных авто проделывают в рамках тестирования тысячи миль. Volvo показала в Гетеборге свою модель, которая благодаря датчикам, GPS и другим технологиям практически исключает попадание в ДТП. Недавно и Toyota объявила о вступлении в ряды разработчиков «селф-драйвинг» авто, а Tesla Motors сделала , что покажет свой первый «беспилотник» через три года.
«Гуглмобиль»
в действии
Одним из лидеров отрасли считается Google. Система компании использует информацию, собранную сервисом Google Street View, видеокамеры, датчик LIDAR, установленный на крыше, радары в передней части авто и датчик, подключенный к одному из задних колёс.
демонстрация работы датчика lidar,
который используется в системе автомобилей google
Большинство компаний говорят, что для автолюбителей такие авто станут доступными к 2020 году. Что изменится с их появлением? Прежде всего, роботизированные машины будут спасать жизни. Компьютер, сменивший за рулём человека, сможет одновременно отслеживать все объекты на дороге и мгновенно реагировать на аварийные ситуации. Но готовы ли люди полностью доверить контроль машине?
Брайан Реймер
Эксперт по транспорту из Массачусетского технологического института
«Люди могут смириться и справиться с людьми, которые делают ошибки, но мы не умеем мириться с ошибками роботов, - сказал эксперт по транспорту Брайан Реймер из Массачусетского технологического института. - Сколько людей согласились бы попасть на самолёт без пилота, даже если известно, что половину времени пилоты сидят в кабине без дела, просто наблюдая за автоматикой?»
То, что водитель-компьютер безопаснее водителя-человека, должно быть доказано в тысячах инстанций, прежде чем законодатели дадут полную свободу транспорту на автопилоте. На данный момент подобные автомобили разрешено тестировать на дорогах общего пользования законодательством Японии и трёх штатов США (Калифорнии, Флориды и Невады) . Ожидается, что до конца года в этом списке окажется и Великобритания.
Кузовные панели, накапливающие энергию
Exxon Mobil прогнозирует, что к 2040 году половина всех новых автомобилей, которые сойдут с конвейера, будут гибридными. Однако у гибридных авто есть одна проблема: аккумуляторы, энергия которых используется для работы электродвигателя, очень громоздкие и тяжёлые, даже при учёте нынешнего развития литий-ионных батарей.
В Европе группа из девяти автопроизводителей в настоящее время испытывает кузовные панели, которые могут накапливать энергию и заряд быстрее, чем обычные батареи. Они изготавливаются из полимерного углеродного волокна и смолы, и они прочные, но гибкие. Благодаря разработке вес автомобилей может снизиться на 15 %.
Смарт-часы Nissan
Технологическая революция в автопромышленности началась более века назад. Любая технология признана упрощать людям (нам) жизнь. С момента появления первых автомашин наша жизнь стала разнообразней и интересней. Ведь с помощью автотранспортного средства мы можем преодолевать большие расстояния. Появление автоматической трансмиссии упростило нам переключение передач. Круиз-контроль дает возможность отдыхать нашим ногам. Есть множество других технологий делающих поездку на машине истинным отдыхом.
Предлагаем нашим читателям ознакомиться с шестью новыми автотехнологиями в автомобилестроении, которые традиционно и как принято продолжают упрощать для водителя эксплуатацию современного автомобиля. К нашему сожалению, в большинстве автомобилях пока еще отсутствуют представленные нами в данном списке эти новейшие разработки. Для того чтобы та или иная технология конкретно прижилась в автопромышленности необходимо, чтобы прошло какое-то время, за которое данная (любая) разработка доказала бы свою необходимость и стала бы дешеветь по себестоимости.
Не смотря на то, что представленные нами технологии установлены сегодня на немногие еще марки автомобилей, все-равно, по крайней мере этот список дает возможность нашим читателям заглянуть вместе с нами в будущее, где возможно, когда-то, все эти технологии станут обыденным привычным фактором и будут применяться практически на всех без исключения машинах.
1) Автоматический ассистент парковки.
Для многих из нас выходные дни или праздники связаны с поездками в различные торговые центры и магазины, где, как Вы знаете на автопарковке творится просто какой-то тихий ужас. Поиск места для стоянке для своей машины часто оборачивается в головную боль. Даже если Вы и нашли место чтобы припарковаться, то Вы тратите на это не мало времени, которого обычно вечно не хватает. Вам это знакомо друзья? Мы не сомневаемся. Для этого сегодня существует новейшая современная технология от компании "Ауди", которая предлагает автомобилисту свою .
Как это работает? Давайте подробно разберем. Подъехав к торговому центру или магазину Вы выходите из автомобиля около входа, а автомобиль с помощью специальной системы самостоятельно найдет место для стоянки и припаркуется без вашего участия и даже в ваше отсутствие. Когда Вы, после шопинга или посещения магазина при помощи смартфона и специального программного обеспечения, соберетесь сообщить или сообщите своему автомобилю, что вы вышли из ТЦ, для того чтобы он самостоятельно подъехал к месту вашей высадки, то программа с помощью этой системы моментально выполнит вашу команду. Фантастика, не правда ли? А вот и нет. Не так давно представитель компании "Ауди" официально заявил, что данная разработка завершена и начнет в скором времени устанавливаться на некоторые модели автомобилей.
Для ориентации в пространстве автомобиль использует лазерные дальномеры (LIDAR), высокочувствительные видеокамеры для правильной навигации на парковке и спутниковую навигационную систему, которая определяет место нахождение ТС в пространстве. Единственное но, которое мы считае существенным. Для того чтобы данная система полноценно функционировала и не сбивалась необходимо следующее, чтобы на такой автопарковке присутствовали внешние датчики, которые будут сообщать автомобилю координаты свободного места на стоянке.
Со временем, когда такие системы получат массовое распространение, собственники большинства торговых центров наверняка оснастят свои парковки подобными электронными датчиками.
Напомним своим читателям, что во многих современных автомобилях уже похожая система применяется, правда работает она в присутствии водителя, которому необходимо самому нажимать педаль газа и тормоза. Для полуавтоматической парковки необходимо подъехать к свободному парковочному месту, включить ассистент помощи при парковки, а далее нажимая на педаль тормоза или газа по необходимости уже дождаться пока машина сама не припаркуется (руль будет поворачиваться автоматически). Данный ассистент помощи парковки устанавливается на автомобили и .
2) WiFi точка доступа в автомобиле.
Еще несколько лет назад интернет в нашей жизни играл не так уж важную роль. Сегодня же все изменилось. Мы не мыслим жизни без интернет-сети, будь мы на работе или дома. Правда еще остались у нас такие моменты в жизни, когда мы очень редко пользуемся интернетом. К примеру,- в автомобиле. Конечно мы можем войте в сеть со своего смартфона и далее проверить свою электронную почту или зайти на какой-нибудь сайт, допустим- "Одноклассники". А что, если Вам захочется зайти в интернет с определенной целью с которой Вы выходите в сеть со своего стационарного компьютера, или ноутбука, или планшета? Тогда, как быть?
Для таких целей компания " конкретный модуль- 3G/4G, который может раздавать WiFi нескольким электронным гаджетам на расстояние в 150 метров.
Это начинание (ноу-хау) уже подхватили многие автопроизводители. Так например, компания стала оснащать свои автомобили сотовыми модулями, которые раздают WiFi. В том числе такой WiFi модуль сегодня доступен в автомобиле
Компания "General Motors" в течение 2014 - 2015 годов планирует оснастить большинство своих машин такими же сотовыми модулями 4G LTE и высокоскоростной системой раздачи WiFi.
3) Безвоздушные шины.
Так у 80% всех автолюбителей давление в колесах не соответствует их установленным нормам. Причина проста, заключается она в простой лени или в незнании, как проверить давление в колесах или как накачать колесо. Помимо увеличения расхода топлива накачанные не должным образом колеса представляют еще и угрозу безопасности на дороге. Так же часто давление в шинах изменяется и из-за определенных перепадов температур на улице. Если шины недостаточно накачены, то это приводит их к преждевременному износу. Как можно решить проблему, чтобы постоянно не заниматься накачкой колес?
Сегодня для этого есть решение, которое непосредственно связано с новейшей разработкой компании "Bridgestone". После нескольких лет исследований производитель резины создал . Вместо воздуха внутри этих шин имеется микросетка из жесткой резины. которая по сути и сохраняет свою форму и форму колеса даже при экстремальных нагрузках. Поскольку шине не нужен воздух, то при проколе колеса (шины) автомобиль может свободно продолжать свой путь без всякой опасности. Термопластичный материал использующийся при изготовлении безвоздушных шин (в том числе и протектор) изготовлен из вторичного сырья, в результате чего эти концептуальные шины являются экологически чистыми и значимыми по сравнению с обычной традиционной резиной.
Пока компания "Bridgestone" не сообщает о точной дате начала массового производства этих инновационных шин. Но есть шанс, что такие экологичные шины уже в ближайшие 5 -10 лет будут устанавливаться на многие марки автомобилей.
4) Система индикации заполнения шин воздухом.
Пока мы мечтаем о безвоздушных шинах компания " " разработала новую систему уведомления о заполнении воздухом шины (колеса). Так например, на автомобиле Altima 2014 (2015 Nissan Teana) появилась новая система, которая показыват водителю при накачке шин внутреннее их давление, или когда это давление достигнет нормы. А как это работает? Ничего сложного. Если Вы решили накачать колесо возле своего дома, или работы, или на АЗС, то подсоеденив насос напрямую к колесу Вы сразу же увидите, как начали моргать передние противотуманные фары или поворотники (в зависимости от модификации).
Пока будет накачиваться колесо противотуманная(ые) фара(ы) будет(ут) мигать и сообщать вам о том, что колесо (шина) накачивается. Как только давление в колесе достигнет необходимой нормы в соответствии с заданными параметрами от производителя, то автомобиль сам подаст сигнал клаксоном а мигание лампочки в противотуманной(ых) фаре(ах) прекратиться. Вот и весь секрет.
5) Умные фары.
Вождение автомобиля ночью во время дождя или когда идет снег занятие трудное и очень напряженное, так как видимость на дороге при таких условиях очень плохая и желает оставлять лучшего. А дело все в том, что наши автомобильные фары освещают не только саму дорогу, но и капли дождя или частицы снега, что создает нашим глазам большую существенную помеху для четкого обозрения (обзора) дороги. Исследователи из Университета Карнеги-Меллона разработали определенную систему фар, которые позволяют улучшить Ваш обзор видимости в плохие погодные условия. Данная система состоит:- из видеокамеры, проектора, лазерного делителя луча и компьютерного блока на базе процессора Intel.
Для того, чтобы снег или дождь не создавал Вам при свете фар больших помех для обзора видимости, то камера сама определяет в верхнем поле вашего зрения, где будет падать капля дождя или снега и далее, самостоятельно уже проецирует перед Вашими глазами полностью обесцвеченную помеху в виде этих осадков. Весь этот процесс занимает 13 миллисекунд.(!) Как заявляют сами разработчики скорость такого проецирования можно и увеличить.
Технологии связанные с автомобильными фарами развиваются не так быстро, как допустим, тажа электроника. , которые максимум что умеют, это поворачивать линзы фар при повороте вправо-влево и автоматически выключать дальний свет при приближении к вам встречного автомобиля. К сожалению друзья, но факт остается фактом, чтобы фары стали действительно "умными" необходим какой-то существенный скачок технологий. И кто знает, может именно разработка ученых из Университета Карнеги-Меллона станет этим ожидаемым прорывом в технологиях автомобильных фар. Поживем и подождем.
6) Гидрофобное покрытие автомобильных окон.
Некоторые новые модели автомобилей Cadenza 2014 года производитель впервые оснастил гидрофобными боковыми окнами. Что это такое? Обычное стекло автомашины покрывается специальным гидрофобным покрытием, которое защищает стекло от сколов или повреждений, то есть не дает стеклу загрязняться и пачкаться теми же каплями воды. Покрытие отталкивает воду и весь собирающийся конденсат. Данное покрытие достаточно улучшает видимость в дождливую погоду и облегчает процесс сушки стекол после мойки.
К нашему сожалению пока нам больше ничего не известно, какие автопроизводители оснащают сегодня свои машины этими гидрофобными окнами.
Вы наверно удивлены друзья, что именно на Корейском автомобиле была впервые применена технология гидрофобных окон? Или не очень? Но в этом как-раз и нет ничего удивительного. Автомобильные технологии, развивающиеся последнее время удвоенными темпами часто стали появляться совсем на недорогих марках и моделях машин. И связано это в первую очередь с тем, что многие новые технологии становятся по своей себестоимости сегодня не такими уж дорогими и не требуют от производителей многомиллиардных вложений.
Современная автомобильная промышленность не стоит на месте и постоянно предлагает потребителям новейшие технологии в машинах. Это не только более комфортный дизайн и лучшие запчасти, но и всевозможные системы, позволяющие спланировать маршрут и облегчающие процесс вождения.
Вождение в плохую погоду или темное время суток всегда проблематично. Именно поэтому исследователи решили придумать так называемые «умные» фары. Их уже устанавливают на дорогие модели автомобилей, а скоро этот процесс приобретет более массовое явление.
Компания Форд планирует использовать на новых машинах адаптивные фары. Они учитывают скорость движения и углы поворотов, способны к изменению интенсивности и направления светового потока, отслеживанию попутных и встречных транспортных средств.
Их использование способно существенно снизить число аварий на дорогах, так как подобные фары препятствуют ослеплению других участников дорожного движения.
В Тойоте решили сократить объемы используемых редкоземельных металлов и изготовить электрические моторы по новым технологиям. При их производстве не используются диспрозий и тербий, а количество неодима уменьшено в два раза. В качестве замены разработчики предложили другие варианты ─ церий и лантан. Цена таких металлов гораздо ниже, что значительно экономит финансовые затраты.
Дополненная реальность
В ближайшем будущем появятся очки Google Glass. Они будут отображать всевозможную информацию об автомобиле, и выполнять следующие функции:
- определение положения машины на карте;
- открытие и закрытие люка;
- контроль климата в салоне;
- блокировка и разблокировка дверей;
- включение и отключение сигнализации;
- контроль за зарядом аккумуляторов.
Volkswagen уже разработали интерфейс Marta. Он поможет пользователям ремонтировать автомобили самостоятельно. Электроника отслеживает взгляд мастера и дает подсказки относительно расположения нужных инструментов или запчастей.
К новейшим технологиям в автомобилестроении относятся кузовные панели, способные накапливать энергию намного быстрее, нежели стандартные батареи. Они позволяют поменять тяжелые и громоздкие аккумуляторы на тонкие и легкие. Для их изготовления понадобится использовать полимерное углеводное волокно и смолы. Пополнение запасов энергии производится включением в розетку, альтернативный способ ─ использование системы рекуперации энергии тормозов. Причем времени для зарядки такой батареи требуется намного меньше, чем для стандартного аккумулятора. Новый материал имеет очевидные преимущества: прочность и легко изменяемую форму. Также, одно из достоинств подобных панелей ─ существенное снижение веса машины. Разработки данной технологии активно идут в компании Volvo.
У компании Mercedes-Benz уже с 2011 года выпускаются автомобили со специальным устройством Attention Assist. Оно разработано для того, чтобы отследить физические возможности водителя управлять машиной. Если возникает необходимость, то системы подают сигналы о прекращении движения. Здесь не требуется непосредственное участие шофера, либо достаточно его минимального вмешательства.
Проверка осуществляется на основании трех факторов. Вот их перечень:
- фиксация взгляда водителя;
- контроль движения транспортного средства;
- оценка поведения водителя.
Автопилот
Многие автокомпании занимаются производством и тестированием систем автономного управления автомобилем. Еще недавно это казалось фантастикой, но теперь машины с системой автоматического вождения уже реальность. Их работа обеспечивается разнообразными датчиками, которые посылают сообщения о препятствиях на дорогах.
К примеру, новейший Мерседес S-класса способен управлять автомобилем, а при необходимости сбрасывать скорость и останавливаться.
Но не только автомобильные концерны разрабатывают «беспилотники». Компания Google тоже создала систему, которая позволяет транспортному средству передвигаться самостоятельно. При этом используются камеры наблюдения, навигационные карты и данные радаров.
В ближайший год в странах Евросоюза планируется оснащения автомобилей системами e-Call. Они разработаны специально для того, чтобы оповещать о дорожно-транспортных происшествиях. При аварии устройство срабатывает и посылает в кризисный центр информацию о месте ДТП, виде используемого топлива и количестве пассажиров.
Согласно статистическим данным, водители регулярно проверяют давление в шинах своих автомобилей. Оно должно соответствовать определенным нормам. Если колеса не накачаны должным образом, то это является прямой угрозой безопасности. Кроме того, расход топлива автоматически увеличивается.
Компания Bridgestone легко решила эту проблему созданием концептуальных безвоздушных шин. Пока их массовое производство еще не налажено, но это в планах на ближайшие пять лет. Такие шины содержат микросетку из жесткой резины вместо воздуха. Последняя обладает способностью сохранять изначальную форму даже при экстремальной нагрузке. Именно поэтому, машина сможет продолжать движение даже при проколе колеса без угрозы для жизни.
Безвоздушные шины будут более экологичными, нежели их предшественники из традиционной резины.
Одна из новых технологий в автомобильной промышленности – это автоматическая парковка автомобиля. Она способна на порядок упростить жизнь водителей в крупных городах. Пока такие новинки устанавливают лишь на дорогие автомобили в топовых комплектациях. Электронные системы способны определить вписывается ли машина по габаритам, рассчитать скорость передвижения и оптимальный угол поворота колес.
У водителя всегда есть возможность остановить автоматическую парковку, если ему что-то не нравится, и поставить машину самому.
От автомобилей будущего можно ждать еще больше различных функций, способных оказать водителям помощь в дороге и на парковке. Инновации однозначно будут развивать в сторону мощности и сверхэкономичности.
Современные автомобили доказали свою способность к эволюционному развитию. Ежегодно в автомобильном мире появляются новые технологии, которые переворачивают представление о транспортных средствах, как таковых. Постепенно спускаясь в бюджетные или среднеценовые сегменты, они входят в массы, после чего автомобилисты просто не понимают, как можно было жить без этих удобных и таких необходимых «мелочей». Гидроусилитель руля, вакуумный усилитель тормозов, стеклоочистители, подогрев сидений… можете себе представить, что когда-то этого не было на машинах? Мы с трудом способны это вообразить… уверен, не только мы.
Но у медали есть и другая сторона. Из-за «бума» электроники, место водителя постепенно занимается электроникой. Электронные помощники страхуют человека за рулем, а в последние несколько лет даже начинают замещать Человека разумного по части управления автомобилем. Такие технические функции препятствуют возникновения феномена «удовольствия от вождения». Когда водитель, являясь частью автомобиля, становится его продолжением. В эти моменты между ним и дорогой установлен минимальный барьер. Электроника, безусловно, препятствует возникновению этого симбиоза.
Идеальным, на наш взгляд, является использование второстепенных вспомогательных функций, которые в большей степени нацелены на обслуживание комфортного пребывания в автомобиле, которые действительно делают рутину лучше.
Подборка 13-ти таких вещей как раз и отражает лучшие технические решения в автомобильной промышленности.
Камеры внешнего обзора
Камеры заднего обзора с 1 мая текущего года стали обязательным атрибутом всех легковых автомобилей, продаваемых в США. Минимум одна камера должна устанавливаться на самую дешевую комплектацию автомобиля. В более дорогих комплектациях камер может быть несколько, что позволит наблюдать на центральном экране за автомобилем сверху.
Эта функция делает парковку автомобиля намного проще, а маневрировать в труднодоступных местах будет безопаснее и удобнее.
Радиолокационный Круиз-контроль
Обычный круиз-контроль - неплохая штука, но адаптивные системы сделанные на основе радара - действительно гениальная вещь.
Благодаря работе системы, машина автоматически подстраивается под скорость движения впередиидущего транспорта и регулирует дистанцию на безопасном расстоянии. С ее помощью можно немного расслабиться и не напрягаться на шоссе в пробке. Железный конь сделает часть работы за вас.
Подвеска «Magnetic Ride Control»
Магнитная адаптивная подвеска также входит в топ приспособлений для повышения удобства и управляемости автомобиля. Используя специальную жидкость, амортизаторы могут за доли секунды становиться жесткими как на спорткаре или податливыми, словно вы едите на лимузине. Все будет зависеть от цели, скоростного режима и поверхности под колесами. Суть работы технологии основывается на подачи электричества к аноду, который изменяет физические свойства амортизационной жидкости.
Технология чрезвычайно популярна среди производителей спорткаров, ее используют все - от Корвета до Феррари.
Подвеска Multimatic DSSV
Пассивные регулируемые амортизаторы. Еще один тип подвески, без которого невозможно представить себе современный внедорожник. Компания Multimatic изобрела регулируемые амортизаторы DSSV (dynamic suspension spool valve), усилия на которых на сжатие и отбой можно настраивать в больших пределах. Но при этом с очень большой точностью.
Используется на всех видах гоночных автомобилей и внедорожниках, таких как Ford GT, Camaro Z/28 и Colorado ZR2.
Передача с двойным сцеплением
Мы знаем, что ничто не может сравниться с чувством управления механической коробкой передач. Но если у вас установлена автоматическая трансмиссия, вы не ошибетесь с выбором, если предпочтете двойное сцепление. Переключения будут плавными и молниеносными, что поднимает комфорт поездки на новый уровень, а время отклика КПП вряд ли сможет быть выше.
Электронный самоблокирующийся дифференциал
Механические самоблокирующиеся дифференциалы отлично зарекомендовали себя в 90-е годы. Но прогресс не стоит на месте. Если вам хочется прочувствовать на что способен автомобиль с передовыми технологиями на борту, вы должны выбрать электронную систему.
В зависимости от того, в какой поворот вы входите, они могут заблокировать/разблокировать нужную сторону и отправить мощность на требуемое колесо, которое нуждается в крутящем моменте больше всего.
Векторизация крутящего момента / торможения
Эта система работает путем торможения внутреннего колеса во время прохождения поворота, что имитирует работу самоблокирующегося дифференциала.
Она позволяет лучше распределить вращающий момент на колеса, и дать больше сцепления шинам.
В основном функция работает без проблем, то есть вы не почувствуете, что она вообще есть. Вы просто увидите результат.
Контроль «мертвых» зон
Еще одна крайне важная и удобная система безопасности. Всем известно, что у длинных и габаритных автомобилей в зеркалах есть так называемые «мёртвые» зоны, в которых может потеряться даже «КАМАЗ». Чтобы не допустить этого, автопроизводители условились устанавливать на внешних зеркалах специальные индикаторы, управляемые при помощи компьютера и камер. Если на соседней полосе есть автомобиля и перестраиваться нельзя - машина сама подскажет об этом.
Система предупреждения о возможности столкновения
Мы не видим недостатка в том, чтобы избежать аварии, когда это возможно. Системы предотвращения столкновений, такие как Subaru Vision могут предупредить вас, о возможном столкновении и даже экстренно применить тормоза за вас, если реакции не последует.
Сиденья с обогревом и вентиляцией
Нет лучшего ощущения, чем прыгать в проветриваемое сиденье в жаркий день. То же самое касается теплого чувства зимним днем, которое дарит сиденье с подогревом. Если у вас был автомобиль с обогревом сидений, а еще лучше - с вентиляцией, трудной вернуться к обычным сидушкам из «Жигулей».
Массаж
Пока малораспространенная функция, которая в будущем может стать крайне популярной у всех без исключения водителей. Все 33 удовольствия, о которых никто не мог мечтать даже 10 лет назад.
Обогрев рулевого колеса
Подогрев сидений - вещь хорошая, но не менее приятно чувствовать тепло, греющее вам руки в холодный день. Для этого придумали обогреваемое рулевое колесо.
Нет нужды надевать перчатки, когда вы едете утром на работу зимой. Автомобиль уже позаботился о вашем комфорте.
Head-up Display
Ничто не должно отвлекать водителя от ситуации, происходящей на дороге. К сожалению, в реальной жизни этот сценарий не выполняется практически никогда. То трек нужно сменить на центральном дисплее, то посмотреть сколько осталось топлива в баке, то пиктограмма какая-то вспыхнула на приборной панели. Чтоб информация всегда была перед глазами и придумали Head-up дисплей.
Современные «цифровые» автомобили содержат десятки контроллеров , объединенных в специальную локальную сеть. В автомобиле множество функций управления можно условно разделить на две группы:
первая группа обеспечивает надёжное функционирование основных узлов автомобиля, например, электронное управление двигателем и обеспечение безопасности: АБС, подушки безопасности и другие.
ко второй группе относятся различные электронные системы управления, обеспечивающие сервис, комфорт и развлечения пассажиров.
Например, бюджетный авто Пежо-206 содержит 27 контроллеров фирмы NEC .
Современный автомобиль, как и любую компьютерную систему с точки зрения объекта управления, можно представить состоящим из множества аналоговых и цифровых датчиков, набора исполнительных устройств и механизмов. На рис . представлены основные узлы автомобиля, для управления которыми используются автомобильные компьютеры.
Рис. Основные узлы автомобиля, управляемые компьютерами
Например, модель BMV745 использует такой микропроцессор, какPentium4.
Рис. Разрядность встраиваемых микроконтроллеров
Примеры используемых ОС во встраиваемых контроллерах. Наиболее популярным выбором является готовая коммерческая операционная система. В обзоре коммерческих операционных систем в последние годы системаMSEmbedded имела самую большую долю рынка, как видно из рисунка.
Рис. Операционные системы встраиваемых микроконтроллеров
На следующем рис. показаны распространенные языки программирования для разработки встроенных систем и,как видно, семейство языков С используется в большинстве разработок. Как видно из диаграммы находит также использование язык ассемблера для некоторых разработок.
Рис. Языки программирования встроенных микроконтроллеров
Краткая история развития микропроцессорных систем
1970 – Intel4004 - первый 4-битный МП;
1972 – Intel8008 - 8-ми битный;
1973 – Intel 8080 K580 (СССР) - аналог I8080;
Intel8085 - помимоCPUбыли таймеры, контроллер прерываний и пр.;
1976 – Intel 8048 - первый контроллер;
1978 – Intel 8051 - MCS 51 (Micro Computer System)
Середина 90-х – семейства: Intel151 иIntel251 – 8 битные, но адресуемая память: 2 20 и 2 24 .
1976 – I8086/I8088 (PCXT - IBM), К1816 (СССР) –аналог I8086.
EC1840 –CCCP–PCXT
1995 – (embedded) – разработаны однокристальные МК архитектуры Х86: 16- и 32-битные.
Основные требования к контроллерам
Коммерческие : 0 … + 70 0 С;
Расширенные : -40 … +85 0 С;
Военные : -55 … +155 0 С;
Низкая стоимость;
Высокая надежность;
Высокая степень миниатюризации;
Малое энергопотребление;
Работоспособность в различных температурных диапазонах в зависимости от применения:
Достаточная производительность для выполнения наборов функций
Архитектурные признаки контроллеров
Гарвардская архитектура (раздельная память для хранения данных (RAM) – энергозависимая и программ (ПЗУ) – энергонезависимая, сейчас популярнаflash;
Интеграция в одном кристалле всех модулей, необходимых для управляющей ЭВМ;
По разрядности контроллеры бывают:
Четырехразрядные- самые простые и дешевые;
Восьмиразрядные – наиболее многочисленное семейство(оптимальное соотношение цены и возможностей) MCS51
Шестнадцатиразрядные iMCS96 ,i80186(88) и другие, более производительные и дорогие.
32-разрядные – это обычно модификации универсальных МП, например i386, 486 и другие
64-х битные (обработка видео)
8-разрядные МК имеют очень широкое применение в различных АСУТП по следующим причинам:
Основная область применения 8-разрядных МК – устройства интеллектуального управления промышленной автоматики и бытовой аппаратуры. В данных применениях не требуется высокоразрядной арифметической обработки, большой процент логических преобразований, не требуется высокого быстродействия в жестких условиях реального времени. Таким образом, 8-битовые МК имеют свою нишу и в настоящее время широко используются промышленные контроллеры, называемые ПЛК .
Много новых применений, где МП ранее не использовалась, но МК не так заметны широкому кругу потребителей продукции, как ПК, так как они с ним не сталкиваются напрямую
МК также характеризуются двумя видами архитектуры: закрытой и открытой, Закрытая архитектура характеризуется отсутствием линий магистралей данных и адреса на внешних выводах корпуса МК, т.е.внешнее наращивание памяти программ, данных и портов не предполагается.
Режимы работы периферийных модулей контроллера настраиваются программно посредством регистров специальных функций этих модулей (таймеры, КП, АЦП, адаптеры параллельные и последовательные и др.
Режимы работы периферийных модулей современных контроллеров, их конфигурация настраиваются программно посредством загрузки кодов настройки в специальные регистры управления (SFR – special function register ).
Повышение производительности МК в рамках требуемой необходимости ведется в таких направлениях как:
Развитие архитектуры ЦПУ МК, например RISC-архитектура
Повышение тактовой частоты
Специализация команд и периферийных модулей МК
Повышение надежности
Переход на на более низкие уровни напряжения и новые технологии и др.
Широко известными фирмами-производителями МК являются Motorola,Microchip,Philips,Atmel,Simensи,Intel, др. И что очень важно – все это является теперь доступным российским разработчикам систем, примером является присутствие в нашем ВУЗе некоторых из ведущих мировых фирм(Motorola,Philipsи др.) Естественно из-за этого есть и проблемы: что выбрать?
MCS 51 является популярным семейством и ряд фирм выпускают клоны:
