這些系統與子系統不是孤立的，而是彼此存在交互關系。以前，汽車電子裝置通常由彼此分離的電子元器件和集成電路構成，相互之間采用專有的或專門的有線通信設計方案，至少許多傳感器系統和針對執行器的直接電線連接的電源輸出是這樣的，這使得印制電路板面積很大而且笨重，增大了引擎控制單元(ECU)的體積。分離的元器件導致通信量的大量增加，而大量增加的通信量又造成紛亂復雜的通信線路。復雜的通信線路必然會帶來許許多多的其他問題。因為這不僅僅是占用空間，增加重量和成本，眾多的通信線路之間相互干擾，而且還容易受到汽車電磁干擾的影響，從而導致維護也變得相當困難。
所幸的是，汽車網絡標準的發展與混合信號半導體工藝的進步正在逐步解決上述問題，并有可能實現在整個汽車中配置的智能系統。隨著汽車網絡標準化趨勢的發展，控制器區域網(CAN)和本地互聯網(LIN)架構得到廣泛采用，目前已發展到2.0版本，這些網絡標準實現了汽車系統性能與成本間的優化平衡。CAN為底盤、動力傳動系統、發動機點火和車身主干通信提供了高速通信網絡，而LIN則滿足傳感器與執行器子系統簡單網絡通信需求，并能通過標準化降低成本，提高系統穩健性。
CAN的廣泛使用和LIN推出的同時，混合信號半導體工藝技術也在不斷發展，使得在單個IC上能集成小型汽車系統所需的全部功能，或更的系統采用幾塊IC來集成。而代表著汽車總線的未來的Flexray總線網絡，在CAN總線的基礎上，將傳輸速率提高到了10Mb/s，而且通過優化的容錯機制，將可靠性大大提高。上述這些汽車網絡標準與先進的混合信號工藝相結合，使汽車制造商能夠推出低成本的新型電子系統，并降低現有系統的成本。上述技術還能改善維護工作，提高可靠性，并為汽車駕乘人員帶來更便利、更安全的駕駛體驗。
汽車網絡
CAN標準經過不斷修訂，已成為系統和 ECU間通信的事實標準。CAN是一種雙線高速差分總線，規定的數據速率高達1 Mbps。不過，通常所用的數據速率為125 kbps～500 kbps。CAN采用專用的差分驅動器，可提供正的差分電壓，或為總線提供高阻抗。這種物理層特性能實現無損判優，即CAN協議所定義的載波偵聽多路訪問/沖突檢測+沖突解決(CSMA/CD+CR)標準。前一個消息發出后，任何節點都能訪問總線。如果兩個節點同時發出消息，那么發送具有優先級的節點將贏得仲裁，且持續發送消息，不會重新開始也不會丟失任何已發送數據。在ECU中實現CAN網絡時，通常需要集成CAN協議控制器和CAN收發器，以及其他支持電路的微處理器(微控制器或數字信號處理器)。一般說來，上述系統非常復雜，難以集成于單塊集成電路中。不過，混合信號工藝和集成技術的發展為我們帶來了許多系統基礎芯片和混合信號ASIC，從而能實現雙芯片解決方案(MCU和混合信號器件)，或至少能減少ECU中所需的 IC數量。
盡管LIN初面向的是車身電子應用，不過該技術正在向新的領域發展，已應用于車身之外的許多電子電路之中。在現有的汽車電子總線標準中，LIN為大多數傳感器與執行器提供了通信解決方案。這些傳感器與執行器通常專用于單個系統，我們可將其視為子系統。LIN在汽車中發揮子網絡的功能，能很好地滿足這些子系統的各種需求。LIN的數據速率為20.0kbps，足以適用于大多數傳感器與執行器。LIN是一種時間觸發型主從網絡，不需要在同時發出報告的設備間進行判優。采用單線技術實現LIN解決方案減少了線路復雜度，有助于減輕重量、節約空間和成本。
LIN聯盟專為車輛子網絡低成本應用而定義了該標準，該標準非常適合當前混合信號半導體工藝的集成能力。由于LIN協議相當簡單，可通過異步串行接口(UART/SCI)工作，且從節點具有自同步功能，能用片上RC振蕩器來替代晶體或陶瓷振蕩器，因此能大幅節約成本。這樣，對通常用于制造汽車子系統信號調節和輸出IC的混合信號工藝技術而言，LIN就是一種非常適用的解決方案。
LIN的主節點通常是LIN子網絡到CAN網絡的橋節點，每輛車通常都帶有幾個LIN子網絡。LIN主節點的復雜度較高，控制和LIN從節點通常較簡單，能集成在一個IC子系統中。
LIN與CAN替代了目前所用的眾多通信技術，如前代的網絡設計方案、脈寬調制和可變脈寬(VPW)等架構，它們都是以不同的物理層設計為基礎。大多數非網絡化方案都是單向的，每個信號至少需要一個專門的線路。因此，上述架構不能滿足雙向通信與診斷的需求，或只能滿足有限的需求。此外，由于上述解決方案通常是專有的，不能充分發揮規模經濟的效益，也不能像開放標準那樣支持設計重復使用。
先進的混合信號工藝
CAN與 LIN標準的廣泛采用是汽車電子系統的重要發展趨勢，加之目前混合半導體工藝領域取得的進步，這些標準變得更加重要。目前，有些IC制造商利用高速CMOS數字和先進混合信號/模擬工藝領域的專業技術，推動系統集成不斷發展，實現了幾年前我們想都不敢想的技術水平。汽車應用領域中有代表性的先進混合信號工藝技術包括線性Bi-CMOS(LBC或BCD)、高壓CMOS和絕緣硅技術(SoI)。上述許多種工藝技術都能為全部汽車電子實現單個片上系統(SoC)或將其集成在少數IC中，滿足物理層接口、電源、高電壓、數字邏輯、存儲器以及高精度模擬功能的需求。
對需要片上智能的系統而言，先進混合信號工藝使我們能實現相當高程度的數字邏輯、硬布線(hardwired)的數字處理、網絡協議引擎和小型微處理器的集成。例如，混合信號設計可包括邏輯功能(狀態機與協議引擎)，可通過LIN響應標準網絡命令來控制和報告傳感器或執行器的狀態。這種片上系統集成對單觸點車窗玻璃升降器等應用非常重要，這種應用需要適當的算法來確保窗玻璃不會夾手，在系統中能發出錯誤報告，并能為技術人員提供診斷信息。
汽車電子子系統實例
下面不妨以TI的TPIC1021 LIN-2.0收發器及基于TI的LBC工藝的穩壓器為例，來說明基于LIN標準的電子子系統。你可在LBC工藝中根據需要集成更多組件，從而建立與汽車電子網絡和LIN網絡連接的片上系統，在低成本、高穩定性的IC中集成所有必需功能。典型的片上系統功能包括滿足系統要求的汽車穩壓器、網絡收發器、傳感器輸入的模擬濾波、電源輸出、模數轉換器、數字濾波和控制功能以及網絡協議控制器。圖1顯示了基于LBC技術的完全集成的傳感器子系統實例。由于實現了高度集成和電路保護功能，該器件能夠很好地滿足惡劣汽車環境下的有限空間和成本要求。
圖 1. LBC傳感器子系統SoC
圖2給出了用LBC工藝開發的系統基礎芯片實例，它能減少前代執行器子系統所需的半導體器件的數量，并增加了新的功能。這樣的子系統可在LIN子網絡中與如圖1所示的傳感器子網絡共存并協同工作。該系統基礎芯片集成了汽車穩壓器、電壓監控器和復位電路，以及可連接到用戶開關的高壓接口、高側驅動器、兩個用于繼電器的低側驅動器(可控制馬達或大電流負載)、控制回路反饋的運算放大器、保護電路系統以及符合LIN 2.0標準的收發器。該器件直接與系統的微控制器連接，而微控制器則提供有關控制算法，實現避免車窗玻璃升降夾手等，還為子系統提供LIN協議的處理功能。
圖2：LBC系統基礎芯片(SBC)
對其他應用而言，同一混合工藝技術能在兩個器件中集成有關功能模塊，從而增加新的功能，其中包括單軌和多電壓軌的低壓降和開關電壓穩壓器、高低側驅動器的不同配置，多種運算放大器、數字邏輯以及 LIN和CAN等汽車網絡接口。電源輸出模塊包括H橋、DC有刷智能驅動器和三相DC有刷電機以及繼電器驅動器等。上述IC廣泛用于多種汽車應用之中，其中包括底盤、動力傳動系統、電動座椅、電動后視鏡、門鎖、刮雨器、除霜器、車窗玻璃、天線升降設備、暖通空調系統(HVAC)， 以及各種滿足用戶舒適和安全需求的電子系統等。
汽車電子系統的好處
采用標準化的車輛網絡架構和集成度更高的混合信號 IC為我們提供了諸多系統級優勢。
首先，提高了系統穩健性并增強診斷功能。通過采用標準化網絡用于雙向通信系統，系統一旦出現問題，我們就能立即獲得診斷與故障信息。由于不再采用專有技術接口，因此我們可根據已知的、可靠的標準使用通用的通信方案，便于系統及軟件開發，并提高了今后系統和軟件的重復使用性。
其次，可減少布線要求。由于采用了標準化的車輛網絡架構，我們只需三根到四根線(LIN：電池、接地和 LIN；CAN：電池、接地、CANH和CANL)就能滿足特性豐富、具備診斷功能的系統需要。由于減少了布線要求，因此可以降低成本、減輕重量、簡化安裝工作，并減少潛在的故障來源。
集成還帶來其他優勢和節省。由于提高了系統集成度，PCB和封裝可以更小型化，從而改善汽車中電子設備的位置布局，提高靈活性，并減少了布線方面的麻煩。通過減少組件數量，還能降低庫存，減輕質檢和監控的工作量。上述因素還有助于減輕重量，減小體積，這些都是汽車應用設計中的重要問題。
上述技術發展使我們在提高汽車系統的智能與功能方面邁出了新的一步。新一代混合信號汽車 IC 將具有更高的性能、更強大的處理能力、更高的靈活性及可編程性，從而可滿足未來汽車電子系統的各種需求。