本文将主要讨论一种最新的电子混合控制器，它同时具有MCU和DSP的功能。该产品特别适合需要高端计算功能和能够实时控制制动器（如发动机）的电机系统。另外，本文还将列举汽车刹车和驾驶系统进行相关讨论。

　　图1显示了这一混合控制器的演进过程。该控制器有时也称作数字信号控制器（DSC）。数字信号控制器由数字信号处理器（DSP）和单片机（MCU）组合而成，并将与这些设备一起共存。图1还显示了微处理器单元（MPU），这是一种高度集成的处理器，不包含片上集成的外设，如内存阵列等。

图1  混合数字信号控制器的演讲过程

　　特殊的信号处理体系结构、信号处理混合体系结构和控制器功能、集成的片上外围设备、通用体系结构 DSP是一类专用微处理器，该体系结构能以最快的速度执行少量极精确的指令和操作。在数字信号处理运算较方便的环境中，实时模拟信号操作需要高速执行速度。过去通常采用硬件模拟过滤器，而不使用基于软件的数字技术来实现这一功能。信号处理功能的一个关键要素就是实时性。由于要进行处理的输入信号一般用在电话、电视、多媒体系统和CD机中，所以必须即时处理。如果DSP无法迅速处理信号，应用效果将会大受影响（设想一下，如果打电话时，接听方听到延迟的声音，那会是什么效果?）。

　　单片机（MCU）通过可编程功能可带来巨大的灵活性，但性能会受到影响。所有DSP操作都可以在MCU（或MPU-除集成片上外围设备外的相同东西）上完成。两者的差别在于，MCU在特定的信号处理类型操作时比较缓慢，但能够对数据进行其它类型的操作。因此，MCU中的应用通常都有一个控制环路，可以执行大量不同的任务，而不像DSP算法那样只执行密集的重复数字运算。

　　总之，优化的MCU可以对不同来源的输入数据组合进行多种逻辑、诊断和算术操作，而DSP在执行重复的、数字密集型任务时却非常有效。在比较DSP或MCU产品的特殊功能后，您可以发现两种设备可以演进为同一种硬件。在这些演进产品中，DSC仅仅是一个逻辑处理设备。由于在某些经济高效的应用中同时需要MCU和DSP设备， DSC就应运而生了。DSC将取代这两种芯片，发动机控制就是一例。由于这个原因，要对发动机进行有效控制，还应当在DSC上集成许多外围功能，例如脉宽调制（PWM）定时器和模拟-数字转换器（ADC）等。

　　集成为单个DSC芯片的优势是近年来推动此类集成的常见因素：即减少整体组件成本、减少主板空间、减少逻辑控制、提高可靠性等。将所有这些功能集成到单个体系结构而不采用协处理器方法（如主板上一个带DSP协处理器的MCU），只要开发一个软件程序就能实现。这大大减轻了开发任务，并减少其它费用，包括MCU和DSP开发工具、学习曲线图等。单个算法就包含了控制部分和信号处理部分。

　　摩托罗拉56F8300系列是新一代数字信号控制器的优秀案例，它用于需要高控制性能能力和DSP级信号处理能力的实时电机系统。这两种典型应用都属于Brake-by-wire（电路制动）系统和电动驾驶系统，广泛使用在使用尖端技术的高级汽车中。

　　目前，人们开始采用直接的电动驾驶系统来取代传统的电液压驾驶系统。由于驾驶系统底盘控制比以前更复杂，所以除增加微控制器外，还需要提供更快的运算功能。运算控制器现在必须能够使用高级语言来提供控制指令、更高的代码密度和更方便的编程功能。一些设计者曾打算采用DSP，但他们发现，集成了数字信号处理和微控制器功能的设备可能更加合适。

　　56F8300的设计专门满足上述系统和多种汽车发动机控制应用的需要。目前已开发完成一种哈佛式体系结构，它同时使用负荷/存储总线（用于数据）和一个指令总线（用于指令），提供43个16位数据寻址总线和3个16位寻址总线。大多数单片机使用的是冯·诺伊曼式体系结构，它仅为数据和指令应用提供一个总线。在支持找取数据和指令平行运算时，哈佛体系结构则显出更强的功能。

　　很多人都认为，现在使用的液压标准制动系统在不久的将来将会被完全的电动系统所取代。尽管实现这一目标还需克服很多困难，但它提供的优于传统液压系统的诸多功能仍对人们具有强烈的吸引力，并将激励人们开发一个Brake-by-Wire（电路制动）系统。部分确认的优势包括：

　　◇ 无制动液体，有利于保护生态环境，减少维护工作量;
　　◇ 重量更轻;
　　◇ 燃料更经济实惠（Pad间隙控制）;
　　◇ 性能增强（刹车反应更迅速）;
　　◇ 制动磨损降低（摩擦材料应用更多控制）;
　　◇ 更简单/更迅速的装配和测试（模块化结构）;
　　◇ 更强大的电子接口;
　　◇ 隔板上无机械联接（提高安全）;
　　◇ 电子体系结构更易升级;
　　◇ 在连续驾驶中，踏板的性能保持一致;
　　◇ 比液压系统的部件明显减少。

　　每个车轮都将配备一个带控制电路的发动机控制器。由于不同节点和复杂的失败安全算法需要准确的发动机控制和通信，所以56F8300已被确认为该系统的一个重要组成部分。在Brake-by-wire应用中， 56F8300的部分特殊功能包括定时输入/输出功能，例如用于发动机轴位置跟踪的正交解码器、带可编程空档时间的脉宽调制和不同的边界联盟模式等。此外，局域网（CAN）控制器可以提供两个汽车控制模块之间的通信。

　　56F8300还有系列派生产品，分别结合了不同的外围设备功能。每个派生系列都包括同步（SPI）和异步（SCI）串行通信模块和CAN，以及先进定时器功能，专为发动机的准确控制提供优化功能。表2列出产品的主要功能。所有派生产品都在60MHz频率中运行。

表2  56F8300系列产品的功能