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  • 直流马达的车身电子应用

    摘要 车内系统的电子产品含量持续成长,原因是市场对自动化、安全性、能耗优化和高质量体验的要求越来越高。在此背景之下,使用直流马达的应用数量也不断上扬。 本文将分析车用直流马达的市场趋势,并说明何以从诊断功能、交换时间的优化、减轻重量和(最重要的一点)提升可靠度各方面来看,固态驱动器(SSD)都是比较好的设计架构。 我们还会特别加以说明,为何在所有专为车用直流马达控制所设计的全集成电路当中,新推出的VIPower™ M0-7 H桥系列能够成为同等级最佳选择。 .   市场趋势 预估车用直流马达系统的需求将稳定成长,未来5年的年成长率约在3.1%左右。车身周边的需求主要来于自车门锁、电动后照镜、座椅调整、清洁剂帮浦、雨刷、车窗开关、天窗和电动滑门等传统应用。但还有许多新崛起且十分吸引消费者的应用逐渐面市,部分实例包括抬头显示器(HUD)、隐藏式车门把手、电动尾门、电动车换档切换器和电动车充电器锁。     考虑以上状况,估计2020年全球各地与车身相关的车用直流马达需求将达到20亿个。 下图为各种应用所占比例,所有应用耗电都在30W到200W之间。 在车身应用上驱动直流马达使用继电器和内建芯片的比较 过去汽车产业一直将继电器视为一种简单又便宜的解决方案,用来驱动直流马达。但这种想法正逐渐改变,现在汽车制造商认为SSD才是更适合新应用设计的选择。SSD因为具有高度可靠的质量且诊断功能更为强化,很容易就能建置各种创新功能,像是驱动各种可变负载配置文件(例如电动尾门)或控制动作的顺畅度(例如车窗开关或座位调整)、消除继电器开关噪音以及增加豪华感。 最重要的是,全世界的地方立法机构已开始针对汽车的污染物质和二氧化碳排放设定新的限制,汽车结构必须有所调整,尤其是动力负载的供应,皆必须采用效率更高的电子组件。虽然新标准的冲击对象将以动力总成(power-train)系统为主,车身控制模块(Body Control Module,BCM)还是有一部分关联性。 因此我们预测,2020-2025年间由SSD驱动的直流马达每年平均成长6.7%,逐渐抢攻继电器的市占率。         在此情况下,意法半导体的VIPowerTM M0-7 H-桥系列产品将成为在汽车应用的马达控制方面,同等级组件当中最佳选择。M0-7 H-桥系列将逻辑功能和动力结构整合至单一封装,让芯片内建智能功能因此除了从提供简单驱动作用到还能防止故障,提供先进的诊断和保护功能、减少所需零件数量、提升可靠度并节省印刷电路板(PCB)面积。 可靠度提升 进而延长10倍的使用寿命 继电器触点是一种可导电的金属片,相互连接好让电流通过。机械式开关触点常见的问题包括会听见噪音,还有终端顾客因为感受到机械震动而观感不佳(尤其是转换频率驱动应用)。除此之外,继电器切换时会造成电弧噪音,进而产生电磁干扰(EMI)。为了降低继电器切换噪音,就需要电阻电容减震器(RC snubber)和续流二极管(flywheel Diode)等额外零件,但这些额外零件会对最后结构的复杂性带来负面影响。切换时产生的机电应力,中长期的影响就是会降低接触电阻和效能,让继电器无法使用或缩短寿命。继电器效能的劣化则会降低可靠度。 固态切换器没有活动零件,因为机械式触点已被晶体管所取代:因此不会有电弧接触、磁场或可闻噪音等问题。输入控制兼容于大部份的IC逻辑系列产品,无须额外增加缓冲器、驱动器或放大器,可大幅降低印刷电路板的复杂性和面积。结果就是可靠度提升,交换时间最多可增加10倍。     小型电源封装有助于节省应用面积 汽车市场朝自动驾驶的方向演进,必须使用越来越多的传感器以及致动器。只要考虑相同间隔里必须装进更多组件,就很容易可以了解为何所占空间所带来的限制越来越严苛。 通常会使用H桥配置这种拓扑来驱动双向直流马达:交替开启桥式开关,就可能控制马达方向或煞住马达。虽然使用继电器就能轻松建置H桥架构,但采用SSD能大幅减少电路板空间。 由于一般继电器的印记面积约为250 mm2,至少需要500 mm2的电路板面积才能建置H桥架构。此外,为建置高电压瞬态抑制、系统诊断和保护等功能也必须额外附加离散电路,例如缓冲器、运算放大器与传感器。这些额外零件将大幅增加电路板最终尺寸与复杂度,而且会对应用的可靠度带来负面影响。     最后,电路板盖板与外壳的设计还必须考虑继电器的高度,因此一般来说得保持17 mm的垂直距离。 考虑到VIPowerTM M0-7技术杰出的节省空间特质,意法半导体H-桥系列产品能将整个马达驱动架构建置到先进的小型电源封装里:SO-16N和PowerSSO-36。分别可以减少60 mm2和106 mm2的印记面积,厚度低于2.5 mm,让印刷电路板更小,系统也能降低重量。除此之外,VIPower™ M0-7 H桥提供无铅封装的环保产品组合,确保杰出的散热效能。 切换时间和脉宽调变(PWM)控制 导引H桥架构时,必须特别留意避免电池线和接地之间出现不必要的短路,尤其是在切换阶段;这种状况通常定义为动态击穿(shoot through)。每当击穿事件发生,就会额外产生电池线的噪音和电力消耗,进而降低系统效率。如果H桥是由脉宽调变讯号之类的快速开关所驱动,这个现象就会变得更加严重。 脉宽调变输入讯号常被用来控制H桥架构,只要改变工作周期,就能调节马达速度和力矩以建置下列先进功能: ·防夹功能; ·顺畅的起步和停止动作,提升驾乘体验; ·失速状况控制; ·不受电池电压影响进行马达调速; ·     减少起步时的涌入电流 一般直流马达配置文件会有一个起步期,涌入电流是正常电流的10-12倍。所有电子零件都必须符合规格,才能承受这样的高电流一段时间,而这也会持续影响最终应用的电线尺寸、印刷电路板面积和驱动器功能。     确实继电器规格书只提供电阻性直流负载最大限度的触点额定值,但此额定值会被高度电感或电容负载大幅降低。 以脉宽调变讯号驱动直流马达,就可能在有限的力矩下达到顺畅的马达起步。涌入电流也会减少,延长马达启动期。以脉宽调变讯号驱动直流马达,就能优化电力的消耗,进而缩小电线尺寸,整体来说有利于减轻重量。 继电器并不适合用在需要快速输出切换的系统,切换时间会受机械尖端移动所限制,通常在5毫秒(ms)到最高15毫秒之间。除此之外,微控制器(MCU)必须建置适当的逻辑保护,以防止不必要的交互传导事件。 VIPowerTM M0-7 H桥系列产品保证提供快速切换时间(通常为1微秒),确保切换频率最高可达20 KHz。切换配置文件经过特别设计,可优化电磁干扰和切换耗损。除此之外,这款芯片还嵌入特殊保护功能,可避免动态和静态交互传导问题。因此,VNH7系列是专为优化系统效能而设计。 VIPowerTM M0-7系列H桥用于直流马达控制 VIPower™ M0-7 H桥系列可视为驱动车用直流马达的自然选项,能满足市场对提升可靠度、系统效率及豪华感等优点的需求。由于采用混合模式,M0-7 H桥系列能将逻辑功能和动力结构整合到单一封装,提供全面整合和受保护电路的完整产品组合。因为可以提供不同的开启状态(on-state)电阻(从8 mΩ到最高100 mΩ)且电源封装体积小,该系列产品可确保弹性驾驶及控制功能,涵盖各式各样的负载状态(从极低到最高200W)。     虽然中低功率组件整合了所有的逻辑功能和完整的功率级(power stage),包括高侧(high side)和低侧(low side)功率金属氧化物半导体(MOS),VNHD7008AY和VNHD7012AY等高功率组件则采用不同架构,包含高侧功率MOS和低侧闸驱动器。因此,要完成H桥架构就必须有外部的低侧功率MOS(建议采用意法半导体STL76DN4LF7AG)。 20-kHz的脉宽调变速度控制加上诊断机制,让上述产品最适合用于高阶汽车应用。待命模式下耗电极低,最多3微安(μA),且转换期间的切换配置文件也经过优化,尽管会增加电路板上电子零件数量,但可让模块耗电维持低水平。 由于整合了先进的诊断(VCC电压、外壳温度和电流负载的侦测)与保护功能(过电压、短路、高温和交互传导防护),可同时保护功率级和负载而不影响最终的效率系统,确保装置永远都能在安全操作区域内运转。此外拜关闭状态诊断功能之赐,待命状态期间可监测马达状态,避免开启时可能产生的损害。 在车身控制模块里结合VIPower™ M0-7的智能功率切换功能以及H桥驱动器,就能节省电力消耗、印刷电路板面积和布线需求。实际成果将是系统可靠度增加,且预估每部车最多可减轻50公斤的重量,而这对污染来说都将呈正面影响,包括内燃机(ICE)车辆的二氧化碳排放减少(估计最高3.5g/km)、电池优化,纯电动车(BEV)的自动驾驶程度也能获得提升。

    时间:2019-04-12 关键词: 直流马达 车身电子 车内系统

  • 安森美半导体在SAE世界大会上展示用于汽车系统的先进技术

    安森美半导体在SAE世界大会上展示用于汽车系统的先进技术

     近日,推动高能效创新的安森美半导体在今年密歇根州底特律举行的SAE世界大会上进行与最新汽车应用相关的多场演讲和创新产品演示。该公司应用广泛的跨电压半导体技术满足了汽车设计和技术的多个领域的各种需求,包括燃油经济性和减排、主动安全和先进驾驶辅助系统(ADAS)、汽车电子功能化、车身电子、互联、电源管理和照明等。 在此次大会上,安森美半导体的演讲主题和探讨的技术包括:使用智能无源传感器的车辆检测技术、用于汽车系统的功率MOSFET设计考虑、用于功率模块的基板技术以及使用eFuse技术的智能电源实现等。安森美半导体高级副总裁兼首席技术官Hans Stork于美国东部时间4月4日(星期二)下午4点半参加Tech Hub的讨论“摩尔定律已经消亡还是仍在维持?” 展位的现场演示将让参观者清楚了解安森美半导体用于车载系统应用的最新器件和系统。其中包括公司最近推出的模块化汽车参考系统(MARS),该系统提供外形紧凑的即用型摄像头,让汽车成像系统的开发更加高效。MARS可让用户使用不同的镜头、图像传感器、图像信号处理器(ISP)和通信协议来重新配置摄像头,从而实现快速的原型开发和高效的设计。该系统可用于汽车摄像应用,包括ADAS、环视和后视系统以及车内摄像头等。其它演示包括eFuse线路减少和大电流解决方案、用于汽车座椅的无电池无线传感器、车载充电和像素尾灯演示等。 安森美半导体还宣布推出适用于低功率、高数据速率应用的NEC3N新系列经AEC-Q100认证的汽车低压差分信号(LVDS)驱动器和接收器。NBA3N011S和NBA3N012C非常适合用于先进的前大灯设计,这些设计要求在电子控制单元(ECU)和前大灯单元之间可靠地传输更大量数据。相对于控制局域网(CAN)方法,安森美半导体的LVDS驱动器是带宽更高的高性能方案,而且还具有极强的抗噪声能力——这对于在要求苛刻的汽车环境中的可靠操作非常重要。

    时间:2017-04-07 关键词: 互联 电源管理 车身电子 汽车电子功能化

  • 赛普拉斯扩展Traveo汽车用MCU系列产品,推动下一代汽车系统发展

    赛普拉斯扩展Traveo汽车用MCU系列产品,推动下一代汽车系统发展

    赛普拉斯提供丰富的产品组合,是汽车解决方案的一站式供应商 全新的40nm微控制器为经典仪表盘和车身/网关应用带来高性能和高内存容量 容量更大的嵌入式闪存、eSHE和HyperBus™接口允许行驶中的车辆完成固件空中升级。 全新的收发器支持车身控制应用中的CXPI通信协议,从而减少导线数量,提高燃油效率。 加利福尼亚州圣何塞市,2016年1月12日—赛普拉斯半导体公司(纳斯达克股票交易代码:CY)今日宣布扩展其车用产品组合,以帮助汽车厂商将此前属于豪华车型的高科技系统移植到主流车型中。赛普拉斯车用产品组合包括微控制器(MCU)、电源管理IC(PMIC)、内存、触摸感应解决方案等一系列丰富的差异化产品,能够为顶尖汽车厂商客户打造各类增值系统。 赛普拉斯此次扩展的重头戏是推出了其首个采用40nm工艺节点的Traveo™微控制器(MCU)系列,用以提升汽车仪表系统和车身电子系统的性能和成本效益。该系列MCU集成了高达4MB的高容量嵌入式闪存、步进电机控制和薄膜晶体管(TFT)显示控制,具备高级声音输出功能并支持现今仪表系统要求的所有车载网络标准。此外,该系列中的一款全新MCU专为高端车身和网关系统而优化。40nm工艺还能允许汽车厂商为各类高级应用嵌入更多片上闪存。40nm Traveo MCU更加便于实现空中固件(FOTA)升级,从而让消费者能够在行车时获取最新的软件补丁和功能以及新应用。有关Traveo MCU系列的更多信息,敬请访问:http://www.cypress.com/traveo。 赛普拉斯汽车事业部高级副总裁Takeshi Fuse表示:“赛普拉斯的车用产品组合旨在帮助我们的客户为他们的汽车增添各种差异化创新功能。随着40nmTraveo MCU的推出,该系列产品有助于该系列打造各类仪表系统、车身和电机控制系统,并带来FOTA升级等全新功能。Traveo平台具备可扩展性,同时赛普拉斯是独一无二的汽车电源管理IC和内存一站式供应商,将帮助我们的客户开发出各种经济高效的系统,将丰富的高级功能迁移到主流车型中。此外,采用40nm 工艺制造MCU也表明了我们长期支持汽车客户的坚定承诺。” 此外,赛普拉斯还推出了一款面向时钟扩展外围接口(CXPI)的收发器,旨在接替得到广泛使用的本地互联网络(LIN)汽车通信协议。CXPI所需要的车内导线更少、更轻,有助于降低物料成本和油耗。赛普拉斯是唯一能够提供 CXPI收发器和车用MCU的供应商,因此能够提供一个全面的解决方案。 Fuse补充道:“Traveo MCU系列的扩展和CXPI收发器的问世体现了赛普拉斯的一贯承诺,即:致力于拓展其车用产品组合,以支持各种全新应用和行业标准,帮助我们的顶尖汽车厂商客户满足他们不断变化的要求。” 全新的40nm Traveo S6J331X/S6J332X/S6J333X/S6J334X系列为汽车厂商提供了一个高性能、经济高效的经典仪表盘系统。该系列基于ARM® Cortex®-R5 240-MHz处理器,并支持控制器局域网-灵活数据(CAN-FD)汽车通信协议,可实现更高的数据带宽和更快的网速。该系列MCU集成了高达4MB的应用存储闪存、可确保安全性的增强型安全硬件扩展(eSHE)以及业内领先的HyperBus™接口,后者可与HyperFlash™和 HyperRAM™内存无缝连接。 此外,Traveo S6J331X/S6J332X/S6J333X/S6J334X系列: 内置一个16位音频DAC、一个多通道混音器和多个用于输出当今仪表盘系统所需的各种复杂、高品质声音的I2S接口; 支持Ethernet AVB,可为多媒体应用提供更高的带宽,并缩短编程时间; 可与赛普拉斯新近推出的S6BP50x系列车用PMIC结合使用,为仪表盘系统提供无缝解决方案。 全新的40nm Traveo S6J335X系列不仅能为汽车厂商提供与其它系列一致的高性能,而且支持高达8条CAN-FD通道,可实现车载网络网关。该系列至多可包含12条多功能串行(MFS)通道、64条12位 ADC输入通道和64条基本计时器通道(含PWM)。S6J335X支持-40˚C至+125˚C的环境温度范围。 S6BT11X CXPI收发器系列是CXPI数据链路控制器和总线之间的接口。S6BT11X可用于实现ECU通信,速度提升至约20kbps。该款收发器还具备睡眠/唤醒控制功能,实现低噪声和低功耗,从而实现高效节能的可靠系统。

    时间:2016-02-21 关键词: 电源管理ic 车身电子 汽车仪表

  • 谈谈智能车窗升降设计

     当整个汽车产业都在热衷于无人驾驶汽车的时候,我们不能避免一个尴尬的事实:目前还没有办法做到,而且未来十几年也未必能做好。但是从各种无人驾驶概念车的演示中不难发现,无人驾驶最重要的因素之一是关键部件能“自发地”工作。“兵马未动,粮草先行”是个不错的主意,与其激进地从头到尾重新定义无人汽车,不如先让一些部件智能起来,例如动力总成、车载信息娱乐系统、仪表板、安全和车身应用等汽车电子系统。而车身电子作为汽车的电子框架,可以作为智能汽车演进的起点。 车身电子系统涉及驾驶舱内部的多种应用,涵盖了舒适性、安全和安防功能以及高性能计算与车内网络等功能。飞思卡尔半导体(Freescale)丰富的8位、16位和32位微控制器(MCU)系列产品是这类应用的核心所在,配以各种模拟器件,提供卓越的电源管理和控制。凭借综合全面的支持,飞思卡尔可以为车身电子应用提供完整的解决方案。车身电子应用主要包括:中央网关/车内网络,车门、车窗升降及座椅控制,入门级车身控制模块,暖通空调(HVAC),高端车身控制模块,照明以及无线充电等。 今天的主角是车窗,车窗虽然普通,但在最危急时刻往往成为关键的逃生通道;此外,车窗也成为又一大“儿童杀手”,其智能的重要性可见一斑。目前,对于智能车窗的主要需求集中在防夹和车窗卡死检测。车窗防夹技术作为较早开发的儿童安全保护技术已经普遍应用到各档次车型中,但在中国,这项技术经常只被应用在前排车窗上,却忽略了儿童经常乘坐的后排和玩耍的天窗。 S12VR车窗升降解决方案,提升安全与品质 飞思卡尔S12 MagniV S12VR混合信号微控制器(MCU)产品组合提供智能的、优化的集成型高精度模拟组件以及经验证的S12 MCU,因而可以简化汽车工程设计。S12VR系列是该组合中第一套基于LL18UHV处理技术的系统级封装器件,针对汽车和工业防夹车窗升降系统、电动天窗模块、LIN控制的继电器驱动、智能执行器、基于继电器的直流电机和其他空间受限的继电器直流电机控制应用。 飞思卡尔StarterTRAK TRK-S12VR-WLFT低成本参考设计展示了S12 MagniV S12VR 16位MCU用于车窗升降和基于继电器的电机控制的主要优势。该StarterTRAK采用简洁的设计,具有较少的外部组件,能承受较高电压,并且占用空间较小。该解决方案可驱动一个基于继电器的直流电机,并通过霍尔效应编码器实现了防夹和车窗卡死检测。继电器通过HVI唤醒引脚诊断。包含LIN通信功能,用于管理状态和诊断报告。目标应用包括电动车窗系统、天窗系统、分区系统和基于继电器的直流电机控制。 图1 S12 MagniV车窗升降和基于继电器的直流电机控制参考设计电路图 该参考平台提供的软件,可以通过防夹检测作为车窗升降器继电器直流电机的一个起点。它拥有HAL和MCU初始化、自动反转程序、防夹检测、速度和方向处理、自校准和该应用所需的其他基本功能。 图2 飞思卡尔TRK-S12VR-WLFT参考设计电路板 这款参考设计的主要特性包括:LIN连接器;通过HVIX唤醒引脚进行继电器诊断,状态可以通过LIN发送;工作电压范围为8 V~18 V;采用32 LQFP封装;通过霍尔编码器进行防夹、电机堵转检测;通过HS0驱动的半开开关,开关状态可以通过LIN发送,开关可以通过定时或LIN命令禁用;车窗命令开关,支持一键升/降;SWD接口。 图3 S12VR64车窗升降使用案例 集成高电压模拟组件的S12VR 这款车窗升降参考设计的最大支持来自飞思卡尔S12VR系列,其将NVM、数字逻辑电路和高电压模拟组件组合成一个单芯片解决方案。这些模拟组件包括一个汽车稳压器、LIN物理层、低边驱动、高边驱动和输入。新的高电压器件都能够承受汽车环境的严格要求(高达40 V,这种情况在负载突降时会出现),这些器件与业界公认的16位S12 CPU和存储器子系统(包含受ECC保护的闪存和真实的EEPROM)集成在一起。 S12VR集成了一个系统中的所有元件,节省了宝贵的PCB空间,简化了设计,提高了系统的整体质量,降低了成本。更小的PCB意味着更小的机箱,在汽车应用中减去一点点重量都会提高燃油效率。S12VR上可集成不同的组件,缩短了获得一个完整解决方案所需要的开发时间,从而大大加快了产品上市速度。 汽车标准软件 软件正逐渐成为客户产品差异化的杀手锏,飞思卡尔也早就着手帮助客户应对这场软件战役,以实现创新和资源整合等。从上面的介绍可以看到,S12 MagniV车窗升降参考设计的很多功能(如防夹检测、自校准)就是通过软件实现的。 飞思卡尔的汽车标准软件产品有:微控制器抽象层MCAL(源代码)、操作系统(源代码)和配置工具(可执行文件)。对于飞思卡尔提供的软件产品,深入的硬件知识是至关重要的,如面向汽车电子微控制器的符合AUTOSAR(汽车开放系统架构)标准的软件。 飞思卡尔提供许多S12 MCU 的AUTOSAR软件,AUTOSAR使成本效益的软件开发不再需要客户驱动程序。这使得MCU更容易使用,节省了开发和集成时间,提高了质量并降低了整体成本。 图4 AUTOSAR MCAL包 未来,在车窗升降方面还是有一些值得深入研究之处,如自动检测车窗(内外)抛物,毕竟由车窗抛物带来的交通事故也是不少。例如,可以利用车载摄像头实时检测外部异物,如果判断有物体飞来,就自动关闭车窗并报警,以保护车内人员安全。

    时间:2015-05-12 关键词: 微控制器 继电器 车身电子 车窗升降 霍尔效应编码器

  • 车身电子市场的主要趋势和创新动力

     汽车电子元器件市场覆盖率今后几年有望持续增长,主动/被动安全系统、增强型人机界面(抬头显示器、触摸屏等)和车身便利功能领涨。值得一提的是,市场对更高品质汽车的需求将会拉动高端汽车销量增长。在2013~2018年间,中国汽车电子市场预计增长最快,年复合增长率有望达到3.5%。 随着汽车电子化水平不断提高,汽车系统将会变得更加复杂,这将对车身电子系统构成影响,同时还给电子系统架构定义和有特殊应用要求/需求的设计带来不小的挑战: ●电力负载数量增多、空间和重量双双降低,将挑战印刷电路板散热处理能力。 ●为最大限度减少印刷电路板上的线路数量和所需的应用资源,固态电源开关需要简单的诊断功能。 ●ECU之间和ECU与电力负载之间的线路数量需要优化和最小化,以抵消因总体复杂性提高而增加的线路数量和重量 。 ●电气线束截面及重量也需要优化和最小化,以抵消因总体复杂性提高而增加的线路数量和重量。 ●待机电流需要最小化 。 ●可靠性需要最大化 。 车身控制模块的功率密度和应用微控制器资源的最小化 如前文所述,因为车身控制模块管理的负载数量日益增加,而车身控制模块的重量和尺寸不断降低时,车身控制模块本身的功率密度将会大幅提高。因此,控制系统性能即监测负载功耗和印刷电路板/器件温度非常重要。值得注意的是,监测每个负载的功耗和温度对监测应用微控制器的计算能力提出了更高的要求。 意法半导体(ST)最新的VIPower M0-7系列高边驱动器(HSD)按照应用要求改进了诊断反馈,使用一个叫做多传感器引脚的模拟输出,可监测最多4路(负载)工作电流、电池电压和设备散热器温度,微控制器资源占用很少。新高边驱动器具有如下优势: ●通过最大限度减少外部元器件和印刷电路板上控制级与执行级之间的连线数量,简化印刷电路板设计。 ●在开发阶段,通过功率器件执行印刷电路板热图分析,简化车身控制模块的功能优化过程。 ●在模块制造完成后检查焊接过程 。 ●当模块过热时,智能 “配电”可选择性关闭相关负载。 ●强化的断态实时诊断功能(甚至可以发现断态器件的异常过热)。 最大限度降低连线数量和线束截面 根据意法半导体估算,在机电式继电器被大量电子开关取代后,汽车电气线束的截面可缩小二分之一,车身控制模块中的保险使用量也大幅降低,为印刷电路板节省更多的空间,降低重量。 图1是一个典型的使用继电器控制的照明系统电路图。 图1:继电器控制的照明系统电路图。 为最大限度减少保险使用量,通常的做法是将负载集中安装,以便共用一个保险。以两个转向灯为例讨论这个问题,显然,所选保险的额定值必须能够承受所有负载同时工作所需的最大工作电流(在本例中:最大工作电流为 21W+21W+5W的2倍)。为确(本例中是15A)更高的短路电流。因此,布线设计必须考虑总体负载而不是单个线路负载。显然,理论上可通过一个负载一个保险的方法解决这个问题,但是这个解决办法对成本、重量和空间的要求很高,特别是考虑到前文提到的汽车便利性负载数量日益增加的趋势。 图2所示是三条电流-时间曲线: ●截面0.5mm2的铜线能够承受的脉冲电流,该脉冲电流与脉冲时长是函数关系。 ●当施加与电流脉冲振幅呈函数关系的脉冲电流时, VND7020进入热关断模式所用时间。 ●转向灯负载(两只21W灯泡及1个5W灯泡)曲线(典型)。 图2:不同状态的电流-时间曲线图。 从图中可以看出,VND7020曲线位于负载和线缆曲线之间,表示工作条件正常,未进入热关断模式,当出现过载(例如短路)时,该器件可以保护线缆。 这个多通道器件的每个通道都具有保护功能,开发人员可根据负载特点选择线缆,同时可通过电子技术保护线缆,保险被替代可进一步节省空间,降低重量,节省成本。例如,如果使用高边驱动器,负载连接可如图3进行修改。 优化系统成本 过去几年,车身控制模块的复杂性和市场期待的系统功能局限于数量有限的负载驱动和较弱的诊断功能,因此,降低系统成本的压力主要集中在这些为数不多的负载所需的驱动芯片。如前文所述,这种局面正在快速改变。车身电脑驱动的负载数量的增加以及车企对提高诊断和安全性的迫切要求导致汽车系统变得更加复杂,将降低成本的关注点从单纯的半导体转向汽车的总系统成本。 在尺寸确定的印刷电路板上,提高模块复杂性对电子元器件的集成度有更高的要求。这一趋势在智能电源开关上最为明显,设备必须集成更多的智能功能(例如保护和诊断),同时压缩芯片和封装的尺寸,最大限度降低印刷电路板尺寸、重量和成本。意法半导体的高边驱动器推动这一市场趋势, 从历史上看,每一代VIPower-M0技术都将芯片尺寸缩小40%~ 50%,这为使用更小的封装提供了可能,例如,PowerSSO-16。这个新封装的面积为20 mm2,能够容纳多颗M0-7 HSD开关,单通道开关导通电阻最低10mΩ,四通道开关导通电阻最低50m欧。 虽然芯片尺寸变小,但是散热性能并没有因此而受到影响,意法半导体的芯片制造技术和封装技术使PSSO-16封装具有出色的热性能表现(在4层印刷电路板上,热阻RTH为21℃/W)。 从降低总拥有成本角度看,车企要求车身电子系统必须支持模块化(例如,大众的MQB平台)。通过让车企在不同汽车市场和车型上重复使用同一印刷电路板,模块化解决方案可降低设计、测试、制造等环节的成本,提高产品质量,缩短研发周期。 为满足这个要求,意法半导体VIPower M0高边驱动器同代产品引脚对引脚兼容,软件相互兼容,在M0-5产品上出现的扩展性在M0-7上改进升级,大约70%的在售产品共用同一封装(PPSO-16),覆盖不同的导通电阻值和通道数量(PSSO16有单通道或双通道产品)。这些特性可提高模块再用性,只要在生产过程中焊接不同的驱动器,即可通过同一个印刷电路板设计驱动不同的电气负载。 开发人员通过使用热分析软件工具,确定适合的印刷电路板尺寸、器件选型和物理定位,可进一步降低车身控制模块的总开发成本。意法半导体在热分析领域积累了丰富的测试经验,如果客户需要,能够提供专门的负载兼容报告、负载模块划分支持和印刷电路板热性能改进方案。 图3:使用高边驱动器的负载连接图。 新应用领域 今天,不同的应用要求是汽车电子系统总体发展趋势的决定性因素,同时也是半导体工业应用创新和产品规划的动因。除了汽车电子化过程中产生的一些特殊需求,以及在优化系统成本方面的创新动因,此外,在行业标准和法规要求,以及新应用领域方面都呈现着新的发展需求。 在新车身电子应用领域。LED光源取代卤素灯和HID灯已经是当前汽车市场的大趋势。此外,汽车配电盒电子化是半导体产品在传统市场外的最大商机。 在今天的配电盒内通常有多达200个保险和30个继电器,仅硬件重量就达到1.5 kg,外观尺寸也不容忽视。此外,传统保险需要干预时间,采用这样的保险要求车企按照保险特性而不是额定负载选择布线方案。 意法半导体注意到了这一市场趋势,并拥有相关的制造技术和研发实力,为市场提供具有特殊功能(例如:低导通电阻、低待机通态静电流)并且可取代保险和继电器的配电解决方案。

    时间:2014-12-17 关键词: 汽车电子 汽车系统 车身电子

  • 能让汽车“马上智能”的10项科技盘点

     汽车智能化是一个笼统的概念,而将其按功能性细化后,汽车智能化技术能为司机带来多方面的收益。例如,增加驾车安全性、节省旅途时间并提升汽车燃效、更好的车内娱乐体验等。本文将盘点当前最先进的汽车智能化技术,有了它们,你的汽车就能“马上智能”! 1、自动泊车:缓解停车压力 自动泊车系统可以算是自动驾驶技术体系的组成系统之一。福特、沃尔沃等大型车企今年均推出了类似的技术,甚至连零部件厂商采埃孚也推出了其泊车应用。 福特的全自动泊车辅助使用超声波传感器,在车速在18公里/时及以下时,扫描停车位的垂直和对角线位置,给司机足够的反应时间以免开过头越过了停车位。司机可以在车内或车外,通过遥控装置控制车辆。配备全自动泊车辅助的车辆会自动进行转向、加速、制动,根据摄像头、传感器相关的引导系统自动将车辆驶入停车位内。“想象一下你正驾车进入一个停车场,而停车位仅剩最后一个,当停入车辆后没有空间打开车门”,福特发言人Scott Fosgard在一次记者会中说:“在这种情况下,这(全自动泊车辅助)将帮助司机‘脱困’,司机无需在车内,车辆可以100%自动驶入或驶出停车位。” 其他车企推出的自动泊车系统基本采用相同的原理,只是传感器种类和安装位置有所不同。 但采埃孚的泊车应用则与之不同。在该公司的试验场中,有一辆轿车的尾部连接着一辆拖车。一般来说,连接着拖车的“两段式”车辆在停车入库时更加困难,因为倒车时前后两段会朝着相反的方向转向。采埃孚的Smart Trailer Parking应用通过智能手机实现,通过触摸选择变速箱为前进或后退档,并选择车速。这些设定完成后,用户可以根据自己的意愿,用手指拖动屏幕中的车身,于此同时,停车场中的拖车会跟着手指一起移动。司机根本无需自己操控车辆,就将车辆正确停入车库。 2、智能手表:与车载系统无缝连接 奔驰在2014消费电子展上推出了Pebble智能手表产品,并推出了与之匹配的Digital DriveStyle应用程序。 Pebble智能手表相当于司机智能手机的“第二块显示屏”。这款创新的可佩戴设备揭开了互联汽车全新的配置方式。例如,当司机在车辆外时,能够从Pebble手表中获取燃油剩余量、车门锁止情况、车辆位置等信息。当司机在车内时,手表显示屏将自动转换,通过V2V技术,能够提醒司机前方路况并发出振动提示。另外,用户可以根据自己的喜好可以通过不同的按钮来激活Digital DriveStyle的功能,例如报告事故、路线规划、Siri语音系统激活、远程多媒体控制以及展示周边道路情况等。 3、“司机意识探索”技术:在司机进入汽车之前就完成路线规划 2013年洛杉矶车展上,丰田推出了一款“司机意识探索”概念车DAR-V。通过这款车的侧窗玻璃上安装的触控屏,司机能够在出发之前就获得交通、天气、预约等信息,甚至会将路段中经过的加油站位置标记出来。通过遥控器能够在车窗显示屏上对出行途中的多项计划任务进行规划。丰田表示,将这些“日常任务”在司机进入汽车之前就全部规划完毕,那么司机就能更专注于驾车的过程。 这项技术的目的不仅是将事故发生时的损害降到最低,还要从源头杜绝事故发生的可能性。其正在通过全新的技术途径,将司机在驾驶时分心的几率降到最低。 另外,DAR-V系统能够分辨出车中不同的乘员,并通过其它方法减少司机在驾驶过程中分心。例如,当车内儿童在玩耍时,系统会自动系紧儿童身上的安全带。此举缓解了家长在驾车时兼顾路况与儿童行为的压力。 4、短信锁定系统:抑制司机分心 在车内娱乐信息技术的飞速发展的同时,如今驾驶分心的隐患逐渐显现。斯普林特公司已对驾驶时收发短信的问题关注很久,其推出了一款创新工具,能够在车辆行驶途中锁定短信功能。该装置通过车载OBD II诊断接口插入车辆面板。其能够锁定与车载系统所连接的智能手机的短信与网页浏览功能。此时如果手机接收到短信,将会进行储存,车主在停车时可以进行阅读。另外,车主可对该装置进行设置,例如自动回复“我现在正在开车,稍后将回复”等语句。 远程信息处理服务供应商Modus公司的技术副总裁Nathan George表示:“相关的研究还显示,驾驶时发短信甚至比酒架发生事故的概率都高。”该公司同时也是斯普林特“短信锁定”装置开发的合作伙伴。 这项系统最大的优势在于它是直接插接在车载OBD II接口上,而不是一款手机应用,因此也无需担心电量不足。此外,其将保持“常开”状态,用户无法关闭或禁用它。 5、手势识别/体感技术:通过在空中作出各种手势执行各项内饰功能 前不久,谷歌宣布申请了一种基于手势的自动驾驶汽车专利。这进一步推动了自动驾驶汽车的应用步伐。该项基于手势的自动驾驶汽车专利可以像Kinect工作原理一样根据驾驶员的手势调节空调风扇转速、空调温度、收音机音量、雨刮、驾驶员座椅以及车窗玻璃位置等。该技术来源于创新公司Flutter,目前已被谷歌收购。 此自动驾驶汽车手势系统至少包含一个安装在汽车内饰顶部的三维纵深相机和一个激光扫描仪以时刻检测记录驾驶员的手势变化。此自动驾驶汽车手势系统的手势感应区域是特定的。通过在通风口处上下滑动便可以实现对风扇转速的控制,左右滑动便可以控制温度的变化;轻轻拍打音箱可以调低收音机音量,而将手指举高并放置在耳朵附近便可以彻底关闭影音系统。另外,“在驾驶员左侧空档处挥动手臂”可以升高驾驶员座椅位置。Flutter公司还表示将继续开发一种基于手势幅度大小的手势控制系统,其目的是为了对影音系统实现“暂停”、“下一首歌曲”和“上一首歌曲”的功能。 6、联运导航:除了路线规划以外还提供其他交通方案 宝马与INRIX公司近期宣布,将为宝马i3和i8车型搭载首款车内“联运导航”(Intermodal Navigation)系统。新的导航系统将公共交通可选方案融入到ConnectedDrive系统的旅途规划中。 联运导航系统会根据实时交通路况作出分析,当周围交通极度拥堵时,会提醒司机采用更便捷的交通方式到达目的地。除此以外,系统还会将离当前位置最近的公交站标明。在提供可选公共交通的同时,会将公交班次表与当前时间对比,从而为司机提供最节省时间的方案。 除了能够规划路线和提供可选的公共交通方案之外,INRIX公司还为i3与i8车型提供INRIX EV服务。这项服务能够让司机获知当前位置与目的地间的距离,根据车内电池的剩余量、地形和拥堵情况提供最优化的路线方案,并标注出沿途中存在的充电站位置。 INRIX公交数据库内包含17个国家的公交车、火车班次表和站台的具体地点。INRIX EV服务与连云导航服务可以通过网络随时更新数据库,包括最新的充电站位置以及班次表时间调整。 7、激光大灯:结合矩阵LED灯技术,节能同时提升安全性 宝马此前宣布将在宝马i8上首次采用激光大灯技术,无独有偶,奥迪在最近也发布了其搭载激光大灯技术的Sport quattro laserlight概念车。 激光大灯发出的光线与传统灯光不同,它是一种单色光——与其他光线相比其光线只有一种波长。这意味着更强的光照强度和聚光性能。宝马申称激光大灯的光照距离最远可达600米,为LED灯的3倍。由于激光的高效特性,其输入端所需能量更小,也就意味着车辆电器系统的能耗更低。相比LED灯中的方形发光模块,激光大灯中的发光模块体积仅为其百分之一,为大灯的结构设计提供了更多的可变性。 奥迪Sport quattro laserlight概念车的前大灯系统更是将矩阵式LED技术与激光技术相结合,并采用双灯组,外侧灯组通过矩阵式LED及多孔障板产生近光,而内侧灯组则采用激光作为远光。性能强大的激光二极管(LD)直径只有几微米,尺寸明显小于LED,但激光远光灯的照射范围可达500米,大约是LED远光灯的两倍,而亮度大约是后者的三倍。 8、自动变道技术:让汽车自己变道、超车 宝马公司与供应商大陆集团近期准备针对一项全新技术进行大规模的道路测试,使车辆不依靠司机的手动介入而进行自动变道。他们希望这项技术能够在3-5年内应用于量产车。 宝马的这项计划预示着“免提汽车(hands-free car,是指司机无需手动操控汽车的意思)”时代的来临。而今后自动变道技术也一定会从少数豪华车延伸至大众化市场。测试车队将在车速低于130公里/时的条件下进行自动加速、减速以及变道技术的测试。而当这项技术搭载于量产车时,所允许的最高车速将降低,一般会在路况稍差的高速路中运用。宝马公司很有可能将此项技术作为其当前驾驶辅助套件包的升级配置。 除了宝马以外,奥迪、奔驰和其他车企也希望为当前的驾驶辅助系统添加更先进的功能。自动变道(hands-free lane-changing)技术能够让车辆在并不流畅的高速道路中完成自动变道、超车等功能。 9、基于无线网络的行人检测技术:可“透过“障碍物发现前方路况 通用汽车目前正在开发一款全新的的行人检测技术,该系统能够使司机还未发现前方行人或其他道路使用者时,汽车就已自动做出规避动作。该系统基于Wi-Fi Direct网络,它并不通过一个共享的路面信号基站中转,而是利用点对点无线网络模式使智能手机直接获取信息。 通用研究人员已经确定Wi-Fi Direct网络能够集成于其他基于传感器的目标检测和司机警报系统,能够检测到同样配备智能手机并支持Wi-Fi Direct网络的道路使用者,实现点对点检测。Wi-Fi Direct系统采用点对点通信技术,消除了手机从中间基站接受信息的延迟。一般来说,手机从通信基站获取信息需要7到8秒的时间,而使用点对点技术则只需要不到1秒钟就可获取另一台配备相同网络的手机用户的位置信息。当然,所有的用户都需要保持手机处于联网状态。 10、司机健康检测技术:汽车根据司机状况执行相应功能 近期的道路安全调查显示,美国的撞车事故和事故引发的死亡人数均多于以往;其中部分原因是司机突发的健康状况。 部分汽车制造商对此提出了解决构想是:研发汽车健康监测功能,诊断司机的健康状况,在司机出现突发健康问题时,及时发送提醒或送至医院进行救援。但是在接下来的十年里,这种情况有可能会发生改变:汽车将会具备以下功能:诊断司机的健康状况,确定司机当前是否适于驾车,帮助避免由健康隐患引发的交通事故;在复杂的驾车路况下,自行播放舒缓欢快的音乐,调节司机的情绪。福特S-Max概念车就具备此类的智能功能,能够诊断车主的心跳速率和血糖水平。 丰田工程师Hideki Hada透露,未来汽车的另外一个可能功能是监测司机的脉搏。目前汽车行业在这方面仍处于试验阶段,主要设想是通过司机握方向盘的手来读取脉搏数。“在某些情况下,这种方式并不适用,比如司机带着手套、司机习惯不断改变手握的位置、周围的环境持续变化等。”

    时间:2014-03-19 关键词: 汽车电子 GPS 车载多媒体 车用传感器 汽车安全 总线 MCU 车身电子 动力系统

  • 新型飞思卡尔微控制器可简化车身电子网络并减轻汽车重量

    21ic讯 汽车行业正在快速变化,以应对复杂的挑战,包括增加网络带宽、提高数据安全性、实现功能安全和降低整体能耗等。飞思卡尔半导体正在扩展其 Qorivva 和 S12 MagniV 车身网络微控制器 (MCU) 组合,以应对这些挑战,并将汽车车身应用的集成和功能提高到一个新水平。 随着汽车中的电子控制单元数量不断增加,所需的连接数量也相应地增加了。普通汽车用于车载网络的铜线长达几英里,重达 150 磅,甚至更高。将更多功能集成到汽车的主要 ECU 里,并增加其卫星节点(即车门或电机中的模块)的智能,可减少 ECU 的数量及相关的布线数,减轻了汽车线束的重量,有助于改善汽车的燃油效率。 除了对环保型汽车的需求外,由于汽车车身模块支持的功能(例如外部照明和雨刷)本身对安全非常重要,所以车身模块还需要遵从 ISO26262 功能安全标准。随着汽车的无线通信变得更加普遍,汽车微控制器内需要的安全措施越来越多-要保护它们包含的知识产权,并防止未经授权的、有潜在危险的汽车网络访问。 飞思卡尔新的 Qorivva MPC5748G 和 S12 MagniV S12ZVL/S12ZVC MCU 是互补技术,Qorivva 中央控制器作为网络安防关守,提供集中数据防护、智能电源管理和 ASIL 功能安全支持, S12 MagniV 卫星节点有集成电源,通信收发器被嵌入到混合信号的智能 MCU 上。这些器件的高集成度有助于简化汽车网络设计,减轻重量,提高生产效率,并使板卡尺寸减少 30%。         飞思卡尔汽车微控制器产品事业部副总裁 Ray Cornyn 表示,“汽车正在转变成智能消费电子设备,其所有连接都通往外部世界。通过增加汽车中央通信控制器的智能,飞思卡尔了解到不仅需要保护车载网络的安全,还要降低电气和机械能耗。我们最新的 MCU 产品能让 OEM 减少多达 20 磅的铜线和板组件,这样降低了整车重量,也进一步提高了燃油效率。” Qorivva MPC5748G MCU Qorivva MPC5748G MCU 是面向新一代中央车身控制和网关应用的单芯片解决方案。 它将前所未有的集成度与创新的低功耗管理模式、功能安全支持和强大的防护功能结合在一起。 MPC5748G MCU具有市场上最多样化的网络通信外设组合,支持带有音频视频桥接 (AVB)、FlexRay™、介质本地总线 (MLB)、USB、CAN FD(灵活的数据速率)的以太网和高达 18 个 LIN 控制器。多核架构提供的高性能以及高达6 MB 闪存和 768 KB RAM的内存选项,可确保高效的数据传输,并消除通信瓶颈。 中央车身控制模块在很多情况下都处于低功耗监控状态。 MPC5748G 具有一个低功耗单元 (LPU) 模式,允许在低功耗状态下增加功能,与之前的器件相比,循环唤醒用例的峰值电流消耗减少了近 30%。此外,它还包含了能够在待机模式外工作的模拟比较器和虚拟联网,可支持新一代功率预算要求。 MPC5748G 是一款飞思卡尔 SafeAssure 功能安全解决方案,是完全重新定义和开发的解决方案,符合 ISO 26262 标准。自测和端到端纠错码 (ECC) 等内置安全功能、包括 AUTOSAR OS 和 MCAL 驱动程序在内的全面的汽车安全软件以及广泛的安全文件,可保证按照 ASIL B 标准使用器件。 MPC5748G 提供一个硬件安全模块 (HSM) 用于数据保护,通过 AES 加密算法、安全内存和安全启动功能确保安全通信和 闪存更新。 S12 MagniV S12ZVL/S12ZVC MCU 使用高度集成的 S12 MagniV S12ZVL/S12ZVC MCU 增加了 CAN 终端节点或 LIN 节点的智能,从而有助于汽车 OEM 优化其整体车身网络系统。S12ZVL/S12ZVC 器件让设计人员能够实现最小的 CAN 终端节点(使用 S12ZVC)或 LIN 节点(使用 S12ZVL),使印刷电路板尺寸减少 30%。 汽车系统可将高压信号和电源直接连接到 S12 MagniV MCU,帮助减少额外的独立组件,提高系统质量,降低系统设计和制造的复杂性。 S12 MagniV 产品组合使车身电子平台设计可以不断扩展升级,支持不同的应用,并提供CAN 和 LIN 连接选项、8 KB 到 192 KB 的闪存以及广泛的32 至 64 引脚的封装选项。 S12 MagniV S12ZVL/S12ZVC MCU 是飞思卡尔 16 位汽车 MCU 产品组合中第一批包含在飞思卡尔 SafeAssure 功能安全计划中的器件。它们是完全重新定义和开发的,符合 ISO 26262 标准。 供货情况 预计今年第二季度将推出数量有限的 Qorivva MPC5748G 和 S12 MagniV S12ZVL 样本,2014 年下半年将通过经销商全面上市。预计将在今年第三季度推出数量有限的 S12 MagniV S12ZVC 样本,并于2014 年年底通过经销商全面上市。

    时间:2013-03-19 关键词: 网络 飞思卡尔 微控制器 车身电子

  • 新型飞思卡尔微控制器可简化车身电子网络并减轻汽车重量

    21ic讯 汽车行业正在快速变化,以应对复杂的挑战,包括增加网络带宽、提高数据安全性、实现功能安全和降低整体能耗等。飞思卡尔半导体正在扩展其 Qorivva 和 S12 MagniV 车身网络微控制器 (MCU) 组合,以应对这些挑战,并将汽车车身应用的集成和功能提高到一个新水平。 随着汽车中的电子控制单元数量不断增加,所需的连接数量也相应地增加了。普通汽车用于车载网络的铜线长达几英里,重达 150 磅,甚至更高。将更多功能集成到汽车的主要 ECU 里,并增加其卫星节点(即车门或电机中的模块)的智能,可减少 ECU 的数量及相关的布线数,减轻了汽车线束的重量,有助于改善汽车的燃油效率。 除了对环保型汽车的需求外,由于汽车车身模块支持的功能(例如外部照明和雨刷)本身对安全非常重要,所以车身模块还需要遵从 ISO26262 功能安全标准。随着汽车的无线通信变得更加普遍,汽车微控制器内需要的安全措施越来越多-要保护它们包含的知识产权,并防止未经授权的、有潜在危险的汽车网络访问。 飞思卡尔新的 Qorivva MPC5748G 和 S12 MagniV S12ZVL/S12ZVC MCU 是互补技术,Qorivva 中央控制器作为网络安防关守,提供集中数据防护、智能电源管理和 ASIL 功能安全支持, S12 MagniV 卫星节点有集成电源,通信收发器被嵌入到混合信号的智能 MCU 上。这些器件的高集成度有助于简化汽车网络设计,减轻重量,提高生产效率,并使板卡尺寸减少 30%。         飞思卡尔汽车微控制器产品事业部副总裁 Ray Cornyn 表示,“汽车正在转变成智能消费电子设备,其所有连接都通往外部世界。通过增加汽车中央通信控制器的智能,飞思卡尔了解到不仅需要保护车载网络的安全,还要降低电气和机械能耗。我们最新的 MCU 产品能让 OEM 减少多达 20 磅的铜线和板组件,这样降低了整车重量,也进一步提高了燃油效率。” Qorivva MPC5748G MCU Qorivva MPC5748G MCU 是面向新一代中央车身控制和网关应用的单芯片解决方案。 它将前所未有的集成度与创新的低功耗管理模式、功能安全支持和强大的防护功能结合在一起。 MPC5748G MCU具有市场上最多样化的网络通信外设组合,支持带有音频视频桥接 (AVB)、FlexRay™、介质本地总线 (MLB)、USB、CAN FD(灵活的数据速率)的以太网和高达 18 个 LIN 控制器。多核架构提供的高性能以及高达6 MB 闪存和 768 KB RAM的内存选项,可确保高效的数据传输,并消除通信瓶颈。 中央车身控制模块在很多情况下都处于低功耗监控状态。 MPC5748G 具有一个低功耗单元 (LPU) 模式,允许在低功耗状态下增加功能,与之前的器件相比,循环唤醒用例的峰值电流消耗减少了近 30%。此外,它还包含了能够在待机模式外工作的模拟比较器和虚拟联网,可支持新一代功率预算要求。 MPC5748G 是一款飞思卡尔 SafeAssure 功能安全解决方案,是完全重新定义和开发的解决方案,符合 ISO 26262 标准。自测和端到端纠错码 (ECC) 等内置安全功能、包括 AUTOSAR OS 和 MCAL 驱动程序在内的全面的汽车安全软件以及广泛的安全文件,可保证按照 ASIL B 标准使用器件。 MPC5748G 提供一个硬件安全模块 (HSM) 用于数据保护,通过 AES 加密算法、安全内存和安全启动功能确保安全通信和 闪存更新。 S12 MagniV S12ZVL/S12ZVC MCU 使用高度集成的 S12 MagniV S12ZVL/S12ZVC MCU 增加了 CAN 终端节点或 LIN 节点的智能,从而有助于汽车 OEM 优化其整体车身网络系统。S12ZVL/S12ZVC 器件让设计人员能够实现最小的 CAN 终端节点(使用 S12ZVC)或 LIN 节点(使用 S12ZVL),使印刷电路板尺寸减少 30%。 汽车系统可将高压信号和电源直接连接到 S12 MagniV MCU,帮助减少额外的独立组件,提高系统质量,降低系统设计和制造的复杂性。 S12 MagniV 产品组合使车身电子平台设计可以不断扩展升级,支持不同的应用,并提供CAN 和 LIN 连接选项、8 KB 到 192 KB 的闪存以及广泛的32 至 64 引脚的封装选项。 S12 MagniV S12ZVL/S12ZVC MCU 是飞思卡尔 16 位汽车 MCU 产品组合中第一批包含在飞思卡尔 SafeAssure 功能安全计划中的器件。它们是完全重新定义和开发的,符合 ISO 26262 标准。 供货情况 预计今年第二季度将推出数量有限的 Qorivva MPC5748G 和 S12 MagniV S12ZVL 样本,2014 年下半年将通过经销商全面上市。预计将在今年第三季度推出数量有限的 S12 MagniV S12ZVC 样本,并于2014 年年底通过经销商全面上市。

    时间:2013-03-19 关键词: 网络 飞思卡尔 微控制器 车身电子

  • 基于16位控制器的汽车车身电子控制系统解决方案(二)

    嵌入式仿真器 专门设计用于复杂的汽车电子应用的MC33993、MC33887和MC33888器件提供了具有先进性能和诊断功能的解决方案。 复杂的多引脚MCU常会引起开发问题。MC9S12DP256提供了一个单线的后台调试接口,可以方便地在汽车环境中实现广泛的调试工作,并且不会遇到使用传统电路嵌入式仿真器时常见的困难。这一接口还能用来在生产线末端进行主要闪存的编程,甚至可以用来在车内执行再编程操作。 现代的汽车微控制器常采用闪存来存储主操作程序。编程闪存的最佳方法是在最终组装后把主程序编程进完整的电子控制模块中,与在模块组装前通过第三方把主程序编程进MCU相比,这种方法能有效地避免风险和延时。通过简单的串行接口将主程序编程进MCU是在模块组装后完成的,一般是在最终测试过程中执行的。一些制造商采用便宜的独立编程器完成这一操作,而另外一些厂商则将编程操作集成在生产线末端的测试设备中。 摩托罗拉的相关器件则提供一个单线的后台调试接口用来实现闪存编程、检验和一般的调试操作。在设备正常工作时,串行通信引脚在复位时是被拉高的,因此后台系统不被激活。当有编程器或调试系统连接到这个引脚时,该引脚在复位时会被拉到低电平,从而迫使MCU进入激活的后台模式,而不是去启动应用程序。为了方便调试,可以在设备正常工作时将一个主机系统连接到目标MCU系统,从而在不干扰设备运行的条件下实现对闪存或寄存器内容的监测。所连接的调试系统也能取代MCU的控制来读写CPU寄存器、设置硬件断点或跟踪单条指令。 传统的电路嵌入式仿真器与目标系统之间通常需要30到40个连接,而上述后台调试接口只需要2到4个连接。单根BKGD通信信号和公共地是必须的。增加复位信号能使主机更容易地强迫和控制系统复位,在某些情况下增加VDD能允许调试夹具从目标系统中“窃取”电源。这种简单的接口为汽车电子设计师提供了对安装在运动汽车电子控制模块中的MCU的调试访问能力。当汽车在正常路况下行进时许多问题只能经过调试才能发现。 内存编程 与闪存编程相关的最重要因素是速度与方便性。编程速度取决于闪存单元的编程时间以及从编程器到目标MCU的数据传输速度,当然还有一些其它因素,如编程前擦除阵列的时间,用于验证编程操作成功与否的时间。MC9S12DP256编程任意16位字的时间是45ms,但一个突发编程操作允许对同一排32字闪存中的任意附加字以20ms的速度编程。理论上采用单线后台调试接口可以在27ms内传送一个字的信息,这要比闪存的实际编程时间稍微慢一些。实际编程还需要额外的任务开销,如验证开销。独立编程器工具SCBDMPGMR12能在稍少于10s的时间内完成256KB闪存的擦除、编程和验证操作。 验证是产生开销的重要因素之一。重传所有的数据以实现字对字的验证将使编程时间加倍。一个快速的办法是在数据编程进闪存时进行CRC计算,然后在整个闪存编程完成后重读闪存内容来验证CRC值。这一操作完全能以总线速度进行,而且无需重传数据。 将数据到目标的传送分离出来,使它在数据编程进闪存前完成也会使编程时间加倍。较好的方法是数据传送与编程操作并行展开。一般来说,要先把编程算法发送到目标MCU,从而便于管理收到的数据并把数据送入RAM缓冲器,然后控制擦除与编程操作。该编程算法利用二个数据缓冲器来接收将被编程进闪存的数据。当第一个缓冲器装满数据后,编程算法就开始把这些数据编程进闪存,同时新的数据被装载到第二个缓冲器。后台接口可以用来接收数据并把它们写入RAM,这一操作不会干扰目标CPU的工作,因为CPU是从另外一个缓冲器读取数据并编程进闪存的。 MC9S12DP256中的闪存被分成4个独立的64KB块,因此可以独立地对这4个块执行擦除与编程操作。在基于后台调试的闪存编程情况下,由于数据传送速度要稍慢于闪存的平均字编程速度,因此试图交织进行独立阵列的编程操作是不切实际的,不过对所有4个块并行执行批量擦除操作则是可行的。 后台访问给首次闪存编程提供了极其便利的途径,但一些用户仍希望采用其它系统总线如CAN总线、J1850总线或串行接口总线来完成所有的现场再编程操作。在主应用程序中包含合适的启动装载(boot loader)程序能方便地做到这一点。为了对来自于成品汽车中某根总线的某些特殊代码作出响应,启动装载程序应能擦除闪存并接受新的编程数据。

    时间:2012-10-30 关键词: 汽车 控制系统 车身电子 位控制器

  • 基于16位控制器的汽车车身电子控制系统解决方案(一)

    随着汽车车身控制应用复杂性的提高,对16位微控制器(MCU)的性能要求也越来越高。以前曾用机械方法实现的门控、座椅调节、车内照明和空调系统现在都改成了电子控制。这样一个电子化汽车车身控制系统包括电源系统、CAN收发器、多开关检测接口、输出系统、电子马达控制、嵌入式仿真以及内存编程等几个主要部分,本文不仅介绍了一系列芯片,而且将使设计工程师对汽车电子控制系统有一个比较概要和全面的认识。 随着汽车车身控制应用复杂性的提高,对16位微控制器(MCU)的性能要求也越来越高。以前曾用机械方法控制的门控、座椅调节、车内照明和空调系统现在都改成了电子控制。许多半导体厂商包括摩托罗拉公司所提供的大量专用半导体解决方案使这些新的电子控制应用成为可能。这些新的解决方案不仅提供了必要的控制功能,还提供了旧机械系统所不能提供的高级诊断能力。消费者希望新型汽车中的控制系统能及时对车内发生的任何系统工作故障发出报警信息。 本文介绍摩托罗拉公司的MC9S12DP256 16位MCU和若干个外围IC产品,这些产品专为适应汽车系统中常见的恶劣环境而设计,此外,还详细讨论这些产品提供的高级诊断功能。图1给出了所用方案的方框图。     电源系统 电源系统是任何汽车系统设计中最重要的子系统之一。整体功耗、电池反极保护、汽车跳启、车辆噪声和汽车休眠功率都是必须考虑的因素。如果电源设计比较糟糕的话再好的系统也不能正常发挥作用。摩托罗拉公司提供的智能化电源半导体产品能很好地管理电源子系统的所有方面。 摩托罗拉公司的系统级芯片(SBC)MC33989具有二个电源整流器,专为MCU和外围器件提供电源。片上还提供1个速度为1兆波特的CAN接口、4个高压唤醒输入端以及系统保护功能。这个智能化的半导体器件可以提供所有必需的系统电压,它内部有一个低噪声的200mA整流器用来给MCU子系统供电。另外,还有一个控制外部导通晶体管的装置用来给外围设备供电。这个外部导通晶体管允许调整二次电源,使之满足每种特殊应用所需的功耗极限要求。二次供电电源还能根据要求切断所选外围设备的供电,并以此达到降低功耗的目的。 输入电源直接来自车载电池。只需加一个外部二极管就能达到电池极性保护的目的。SBC可以在所有过压条件下完成保护动作。功率MOSFET工艺技术的应用也使本器件在电池电压低至4.5V时还能正常工作,当电池电压低至3V时能输出电池故障告警信号。该电源系统还有过温保护功能,温度到160摄氏度时将进行内部热关断处理,温度在130摄氏度时会输出一个告警信号。另外,SBC还能提供低功耗的休眠模式,该模式下系统的电流能减小至40μA。 CAN收发器 除了提供系统电源外,SBC内部还集成了一个1兆波特的CAN收发器。该收发器具有主控状态超时检测、内部热保护以及CAN+和CAN-输入端短路保护等功能。收发器内部还对CAN+和CAN-输入端进行了跳启、电池反接以及短接至电源或地的保护。 4个高压唤醒输入端使器件具备了强大的唤醒功能。这些唤醒输入端的最大耐压能达40V。输入端的上拉源能在芯片上产生。由于只需用上拉源就能随时检测开关输入的变化,因此能较好地降低功耗。该器件还具有周期性唤醒功能。另外,SBC还提供了针对MCU的复位调节与低压检测功能。 多开关检测接口 由于需要特殊的触点湿性电流(wetting currents)和电路故障检测功能,汽车电子设备需要高复杂度的输入传感电路来检测开关状态。摩托罗拉公司的多开关检测接口(MSDI)器件MC33993正是为此而设计的。 需要大量开关接口的系统具有许多分立元件,而这些分立元件会占用标准印刷线路板上的大量空间,并且必须进行焊点连接完整性检测。而集成化方案能减少焊点数量,占用的空间也少,并能提供更宽的工作电压,因此具有更大的灵活性。MSDI器件执行的就是开关检测功能,最多能检测22个开关触点的开闭状态,这些检测到的开闭状态再通过一条高速串行链路传送给MCU。在输入端只需加一个合适的静电放电电容就能实现对瞬态干扰的保护。同样,所有输入端都具备电池反接、跳启和负载拆卸保护功能。 MSDI还具有可选的湿性电流。这些内部电流源极大地减少了系统部件数量,并使金属或橡胶开关的使用成为可能。用于检测金属开关的大湿性电流能在检测过程中有选择的使用,从而达到降低功耗的目的。利用内部电流源可以将输入端作为轻型负载的供电电源使用,如传感器、LED或MOSFET门等负载。这种方法进一步增强了系统的设计性能,使这些输入端在不需要开关检测的情况下能作其它用途。 高阻抗的模拟电路特别容易受到来自电路板上其它信号噪声的影响。缩短模拟信号路径,并允许器件对信号进行缓冲可以减少这种影响。MC33993具有强大的模拟接口功能。与传统系统相比,这种方法能减少系统布线和故障模式。另外MC33993还集成了22比1的模拟复接器来提升器件性能。通道选择是通过一条高速串行链路实现的。该器件不仅能提供先进的开关诊断功能,还允许使用模拟传感器接口和梯形阻抗接口。 MCU输出电路不能直接驱动汽车负载,还需要灯、继电器、马达、量程表和LED驱动器等集成电路。这些特殊的输入接口器件同样也提供保护与错误检测功能。 输出系统         在电源系统与输入调整确认后就必须考虑输出系统。许多汽车负载不能被MCU或低电流接口器件直接驱动,包括马达和灯。继电器或机械式开关是当今汽车车身控制结构中主要的大电流开关器件。由于电磁系统成本低,设计成熟,不少系统结构师仍乐于选用。然而使用电磁系统会产生很多问题,例如: 1. 机械触点的有限寿命限制了继电器的开关频率。由于触点在打开或闭合的时候具有一定的惯性,在稳定到下一个状态前会有一定程度的跳动。这一跳动限制了最大的工作频率,如果超过这一频率继电器的寿命将大大缩短。 2. 电磁系统不具备诊断功能。在恶劣的汽车环境中,这些器件的可靠性是个大问题。 利用专为这类负载设计的驱动器可以方便地把这些负载集成到系统中去。摩托罗拉公司提供的具有4个高端与8个低端的MC33888开关就是专为驱动汽车负载设计的。这种器件能直接控制4个功率达60W的高端负载和8个小电流(2.5W)的低端负载。MC33888器件还内建了处理与白炽灯有关的浪涌电流的功能。从图2可以看出由白炽灯引起的浪涌电流能达到正常工作电流的10到15倍,这会给没有这些大浪涌电流处理电路的系统带来很大的问题。对这类负载的最常见措施是触发过流保护电路来切断这些负载。 MC33888很好地解决了这个问题,它采用了一个启动定时器,允许白炽灯在过流保护电路工作前进行预热。过流保护电路的启动需要检测调节输出驱动器到器件可接受电平的状态和脉宽信号。图3给出了过流保护的动作波形。完整的电池反极保护、负载倾卸保护和低功耗特性都有助于降低系统的复杂性,并减少外部元器件的数量。诊断功能包括负载开路检测、短路检测和过温检测。作为附加的保护功能,该器件还内建了一个看门狗定时器,当器件与MCU之间的通信发生中断时可以用来关闭器件。对该器件的控制是通过一个高速串行接口实现的,因此大大减少了所需的MCU引脚数量。 电子马达控制 最后一个需要考虑的问题是电子马达控制。MC33887马达驱动器能很好地完成这一任务,它是一个完整的H型桥式驱动器。该器件具有大于5A的连续电流驱动能力,因此非常适合用于锁定马达、天线马达或雨刷泵。MC33887还具有高端电流传感反馈功能。高端电流传感反馈功能可根据实时的马达电流反馈修正马达的驱动频率和负载循环。就象灯驱动器那样,当检测到过流状态时它能自动对输出进行脉宽调制。 MC33887器件能够完全控制H桥激活方向和负载的中断控制。 嵌入式仿真器 专门设计用于复杂的汽车电子应用的MC33993、MC33887和MC33888器件提供了具有先进性能和诊断功能的解决方案。 复杂的多引脚MCU常会引起开发问题。MC9S12DP256提供了一个单线的后台调试接口,可以方便地在汽车环境中实现广泛的调试工作,并且不会遇到使用传统电路嵌入式仿真器时常见的困难。这一接口还能用来在生产线末端进行主要闪存的编程,甚至可以用来在车内执行再编程操作。 现代的汽车微控制器常采用闪存来存储主操作程序。编程闪存的最佳方法是在最终组装后把主程序编程进完整的电子控制模块中,与在模块组装前通过第三方把主程序编程进MCU相比,这种方法能有效地避免风险和延时。通过简单的串行接口将主程序编程进MCU是在模块组装后完成的,一般是在最终测试过程中执行的。一些制造商采用便宜的独立编程器完成这一操作,而另外一些厂商则将编程操作集成在生产线末端的测试设备中。 摩托罗拉的相关器件则提供一个单线的后台调试接口用来实现闪存编程、检验和一般的调试操作。在设备正常工作时,串行通信引脚在复位时是被拉高的,因此后台系统不被激活。当有编程器或调试系统连接到这个引脚时,该引脚在复位时会被拉到低电平,从而迫使MCU进入激活的后台模式,而不是去启动应用程序。为了方便调试,可以在设备正常工作时将一个主机系统连接到目标MCU系统,从而在不干扰设备运行的条件下实现对闪存或寄存器内容的监测。所连接的调试系统也能取代MCU的控制来读写CPU寄存器、设置硬件断点或跟踪单条指令。 传统的电路嵌入式仿真器与目标系统之间通常需要30到40个连接,而上述后台调试接口只需要2到4个连接。单根BKGD通信信号和公共地是必须的。增加复位信号能使主机更容易地强迫和控制系统复位,在某些情况下增加VDD能允许调试夹具从目标系统中“窃取”电源。这种简单的接口为汽车电子设计师提供了对安装在运动汽车电子控制模块中的MCU的调试访问能力。当汽车在正常路况下行进时许多问题只能经过调试才能发现。 内存编程 与闪存编程相关的最重要因素是速度与方便性。编程速度取决于闪存单元的编程时间以及从编程器到目标MCU的数据传输速度,当然还有一些其它因素,如编程前擦除阵列的时间,用于验证编程操作成功与否的时间。MC9S12DP256编程任意16位字的时间是45ms,但一个突发编程操作允许对同一排32字闪存中的任意附加字以20ms的速度编程。理论上采用单线后台调试接口可以在27ms内传送一个字的信息,这要比闪存的实际编程时间稍微慢一些。实际编程还需要额外的任务开销,如验证开销。独立编程器工具SCBDMPGMR12能在稍少于10s的时间内完成256KB闪存的擦除、编程和验证操作。 验证是产生开销的重要因素之一。重传所有的数据以实现字对字的验证将使编程时间加倍。一个快速的办法是在数据编程进闪存时进行CRC计算,然后在整个闪存编程完成后重读闪存内容来验证CRC值。这一操作完全能以总线速度进行,而且无需重传数据。 将数据到目标的传送分离出来,使它在数据编程进闪存前完成也会使编程时间加倍。较好的方法是数据传送与编程操作并行展开。一般来说,要先把编程算法发送到目标MCU,从而便于管理收到的数据并把数据送入RAM缓冲器,然后控制擦除与编程操作。该编程算法利用二个数据缓冲器来接收将被编程进闪存的数据。当第一个缓冲器装满数据后,编程算法就开始把这些数据编程进闪存,同时新的数据被装载到第二个缓冲器。后台接口可以用来接收数据并把它们写入RAM,这一操作不会干扰目标CPU的工作,因为CPU是从另外一个缓冲器读取数据并编程进闪存的。 MC9S12DP256中的闪存被分成4个独立的64KB块,因此可以独立地对这4个块执行擦除与编程操作。在基于后台调试的闪存编程情况下,由于数据传送速度要稍慢于闪存的平均字编程速度,因此试图交织进行独立阵列的编程操作是不切实际的,不过对所有4个块并行执行批量擦除操作则是可行的。 后台访问给首次闪存编程提供了极其便利的途径,但一些用户仍希望采用其它系统总线如CAN总线、J1850总线或串行接口总线来完成所有的现场再编程操作。在主应用程序中包含合适的启动装载(bootloader)程序能方便地做到这一点。为了对来自于成品汽车中某根总线的某些特殊代码作出响应,启动装载程序应能擦除闪存并接受新的编程数据。

    时间:2012-10-30 关键词: 汽车 控制系统 车身电子 位控制器

  • 使用协处理方式解决车身电子开发问题

    开发汽车车身电子应用的硬件和软件工程师当前面临着非常严峻的挑战。这些问题往往会直接冲突。例如,如何提高系统的预处理能力,同时满足更严格的电磁兼容(EMC)法规?如何将更多功能集成到模块中,同时解决降低成本的问题?要解决所有这些问题,就需要提供一个比前几代微处理器功耗都更低的解决方案。应该从何处着手呢? 飞思卡尔半导体的解决方案并不是简单地开发一个新系列的微处理器,设计运行更快的CPU(这些方法只能解决一部分问题),而是增加了一个小型的协处理引擎,与主内核并行运行。这就意味着很多通常由主内核处理的例行任务将由协处理器处理,从而降低主内核的负荷。与S12X系列类似,飞思卡尔在新的Power Architecture MPC551x系列汽车微控制器上提供了这种技术,帮助开发者应对上述挑战。 第二个处理引擎有什么作用呢?它可以高效地并行处理用户可选任务,而让主CPU运行应用程序代码。例如,所有类型的中断都能由协处理器处理,从而降低主内核的开销。再举一个例子,来自CAN或LIN等通信网络的信息可以完全由“CPU”助理处理,使主内核能够专注于专门任务的处理。这些协处理引擎甚至可以设置自己中断优先级,使系统能够得到完全优化。 协处理如何降低功耗? 要达到最佳功耗级别,必须要求MCU性能在任何时候都只执行任务必需的性能。通过为系统添加一个协处理器,可以立即增加第二个处理单元。当MCU被从休眠模式唤醒时,它就可以根据所执行任务的不同,开始在主CPU或协处理器上执行代码。这可以实现最佳处理,从而只消耗执行任务所必需的最低功耗。例如,MCU可能必须唤醒和检查一些端口,进行一些ADC测量,然后进入休眠状态。简单的例程可以使用该CPU助理来执行,重要的是,它消耗的功耗更低。随着时间的推移,唤醒或休眠模式的这种循环可以极大地降低平均功耗。 可以看到,通过为MCU系统添加一个协处理器,可以实现出色的EMC性能,降低平均功耗,并提高吞吐量性能。 如何为系统添加更多功能? 当今的开发者需要灵活性,让系统灵活适应最终用户的需求,这就意味着需要一种开发片上系统产品的新方法。带有通用外围设施的传统MCU无法实现这种灵活性,除非添加昂贵的外围组件。 飞思卡尔为系统添加一个协处理器,可为开发者提供一种定制模块的低成本方法,以满足甚至超过最终客户的要求。最重要的是,它还提供了一个全面的应用示例和专门软件库。例如,用户可以轻松添加更多信道,用于处理计时器功能、脉冲宽度调制,甚至新的通信接口,而无需增加组件数量或系统成本。飞思卡尔提供所有的软件和专业知识,为用户的板卡提供这种广泛的灵活性。 如何降低总系统成本? 在这一设计思路指导下,我们可以通过一个具体实例来解释如何降低总体系统成本:假设用户需要驱动TFT或LCD显示器,而不想增加总的系统芯片数量,那么通过协处理器就可以实现,而且不需要添加昂贵的外部显示器驱动。或者,如果用户需要一个全面的安全和看门狗系统,飞思卡尔也可以提供软件和专业知识,在芯片上创建这种系统,而不增加任务的额外硬件成本。同时,当开发者需要自由地寻找最佳解决方案和进行创新时,飞思卡尔也会提供完全支持,确保系统设计与新兴软件标准(如Autosar)没有任何冲突。 总体来说,飞思卡尔认为使用协处理方法可以最好地解决与车身电子开发相关的问题,提供最大的灵活性、最佳的系统性能、更低的总系统成本。同时,飞思卡尔的广泛协处理专利技术也可为用户提供有力支持。  

    时间:2012-04-10 关键词: 方式 车身电子

  • 飞思卡尔普及新款车身电子微控制器S12G系列应用

    随着驾驶员对车内舒适度和便利性的要求在提高,汽车车身电子产品在保持具有竞争力价格的同时,还需要继续提供性能更高的半导体。 飞思卡尔半导体目前开始扩大现已普及的16位S12微控制器(MCU)系列,以优化大量对成本敏感的汽车车身电子应用。先进的S12G器件设计针对应用需求,提供灵活的内存、封装和成本选项。 为汽车电子定造 飞思卡尔S12G系列是需要CAN(控制器区域网络)或LIN(本地互连网络)/SAE J2602通讯的汽车应用的理想之选,这些应用包括车身控制器、车门模块、乘客检测、空调、座椅控制器和照明模块。 这款16位S12G系列基于业界公认的S12架构,提供更复杂的应用设计所需的处理功能,保留了代码的有效性,同时还利用了广泛的S12生态系统,而这则有助于减少内存占用和开发成本。 MC9S12G128/96和MC9S12GN32/16是MC9S12G系列在市场上最先推出的四款主要产品。 汽车车身电子市场正在开发各种新应用,该市场对不同类型的微控制器应用具有特定的要求,需要不同的功能集。飞思卡尔这款先进的16位产品系列,能够为客户带来可靠的16位MCU产品的高性能,并且以8位MCU产品的价格提供更多的功能,进而实现更大的价值。 成熟的工艺技术 MC9S12G系列是经过优化的汽车级16位微控制器产品线,具有低成本、高性能、引脚数量少的显著特点。MC9S12G系列适合需要CAN或LIN/SAE J2602通信的一般汽车应用。 MC9S12G系列具有16位MCU的所有优点和性能,同时保留了飞思卡尔现有8位和16位MCU系列用户所享有的低成本、低功耗、电磁兼容性(EMC)以及代码效率等优势。 可扩展S12G系列填补了高端8位MCU和高性能16位MCU之间的空白。它采用成熟、高性价比的0.18微米工艺,提供能在大量低端车身应用范围工作的选项。汽车设计人员能够在内存器大小的封装内向上、向下迁移,并且与整个S12G系列完全兼容。此外,该16位产品系列包括板载EEPROM等增值功能,帮助客户设计出更复杂、但仍然对用户友好的应用。 关于MC9S12G系列 •总线频率为25MHz的S12 CPU内核提供业界公认的S12架构和处理能力,以解决更复杂的传统8位应用设计版本; •高达240KB的片上闪存(包括纠错码(ECC))可用来存储代码,帮助减少板上闪存/ROM; •高达4KB的EEPROM(包括ECC)提供的用户界面比以前几代产品的数据快闪更简单; •采用多个可扩展CAN模块(支持CAN协议2.0A/B),专为支持CAN通信端口复杂的系统需求而设计; •三个串行通信接口模块用于支持LIN通信,三个串行外设接口(SPI)模块可以提供更好的灵活性、更多的选项和优势,同时需要增加SCI/LIN或SPI通信端口; •在外设和存储器中提供16位存取,无等待状态; •闪存从16K到240K不等,封装从20TSSOP到100LQFP不等,提供灵活的嵌入式设计和最大的功能; •每个模块不但提供I/O端口,而且还在I/O端口提供中断功能,允许从停止或等待模式中唤醒; •高达11KB片上SRAM,提供更多存储单元; •精密固定电压参考用于ADC转换; •1MHz内部振荡器; •片上稳压器调节输入电源和所有内部电压。 完善、使用便利的开发支持 S12G系列采用并进一步扩大现有大量硬件和软件开发工具套件,将其用于S12和S12X系列。为帮助减少开发时间,现已推出一款高性价比的塔板组件(TWR-S12G128-KIT),该组件包括S12G MCU模块和100LQFP封装的9S12G128,建议零售价为99美元。CodeWarrior™开发工具套件和大量第三方开发软件支持可以帮助简化、加快应用开发。 S12G MCU系列包括在飞思卡尔的长期供货计划中,确保供货时间至少为15年。  

    时间:2012-03-21 关键词: 飞思卡尔 微控制器 车身电子 s12g

  • 适合中国市场的英飞凌车身电子系统级解决方案

    随着汽车市场的激烈竞争,人们对汽车驾乘舒适性和个性化的不断追求,以往许多只有高级车辆才具有的功能,目前正在加速进入中档乃至低端车辆。而这些功能中绝大部分都与车身电子相关联,包括自动灵巧的车门区域控制、精确的动态胎压监测系统、个性化的智能灯控系统、数字化显示系统、动态智能小环境空调系统以及其它舒适电子系统等。上述这些功能,对许多人来说,似乎都似曾相识,但可能很少有人想过未来的先进技术究竟是什么样,更少有人去深入思考其技术的复杂性以及这些功能的实现所受到的种种制约。思考一下就不难想象,上述任何一种功能,要落实到中低端车辆时,都将面临着严峻的挑战。 作为汽车电子的领先厂商之一,英飞凌公司为解决上述挑战提供了一系列的整体解决方案。在刚刚落幕的2007年英飞凌汽车车身电子解决方案研讨会上,英飞凌公司就如何解决上述种种挑战,为与会的工程师们提供了很好的答案。 分布式车门解决方案更适合中国市场 为了实现车门区域的完美设计,业界推出了多种解决方案。总体上,目前车门解决方案可分为三大类: 第一类是中央处理架构。在这种架构中,采用功能强大的中央控制模块。所有的终端负载(包括门控、灯控、面板、反射镜、窗户以及雨刷和除霜等)全部采用导线直接连接。这种方案的致命缺点是线束过多过长,终端模块多,可靠性差,耗油量大等。“虽然这种处理架构目前还是中国乃至亚洲市场上的主流方案,但考虑到上述种种弊端,该方案在欧美已经逐渐减少,尤其是在欧洲,已经基本上被淘汰。只剩下个别小型车辆中还在使用。”英飞凌公司汽车、工业及多元化电子市场的高级经理刘鲁伟说道。 第二类是中央和分布式相结合的控制方案。在这种方案中,每个主要负载都用一个电子控制单元(ECU)来控制,各ECU与中央处理器之间的通信通过LIN和CAN来实现。该方案的优点是重量轻、线束极少、可靠性高、节油等,但缺点是成本过高,当往中低端车辆推广时面临较大的成本压力,故目前仅被某些高端车辆(如宝马和奥迪等)采纳。 图1:英飞凌TLE8201门模块方框图。 第三类控制处理架构为分布式门模块处理架构。在这种架构中,没有功能强大的中央处理器,而是采用分布式门模块。该模块承担所控区域中的所有负载的控制功能。包括门本身、窗户、锁、踏板灯、警示灯和其他各种信号灯、各种镜子以及相关的面板显示等。该架构中,并行使用了CAN和LIN总线。CAN用于车前门的复杂控制传输,而LIN则应用于后门等简单控制的传输。该方案的一个主要特点就是没有中心,相互之间节省了总线收发器的数量。从而降低了成本。这种方案的功能和架构目前具有广泛的代表性。“基于成本和复杂度等考量,该方案在欧洲已成为主流方案,也特别适合亚洲市场上的中低端车辆,故也是英飞凌公司目前在亚洲市场主推的方案。”该公司技术工程师陈琪介绍。 英飞凌公司支持这种方案的门模块为TLE8200系列。主要功能包括用于驱动主控门锁电机的全桥、多个支持死锁、镜位、折叠和除霜的半桥。还有多个驱动大电流的高性能电子开关,标准的SPI接口等。这些开关取代了原有的继电器方案,在可靠性方面得到了很大改善,也根除了继电器动作引起的机械噪声。另外,内含标准的16位SPI,以及各种保护功能,包括过温、过压和过流保护等,还具有完善的诊断功能。另外,刘鲁伟还介绍:“通过采用这种方案,与第一种方案比较,仅这一项所节省的平均油料就高达0.2~0.3L/每百公里。” 图2:英飞凌公司带有SPI I/O的半桥驱动器示意图。 作为该方案中的总线模块,功能也比较完善,主要包括中央门锁和安全锁控制、门灯控制;后视镜X/Y轴调节、折叠和除霜加热;电动玻璃升降和堵转检测;完整的保护和诊断功能:蓄电池反接保护,过压、欠压、过热、短路保护和相关故障状态反馈,负载电流及负载开路检测;系统具有休眠和外部唤醒功能等。重要的是使线束接到了最少,可靠性得到了极大提高。 不过,根据一些用户的观点不难分析出,作为几家主要的汽车电子半导体供应商,虽然其产品各有千秋,但大同小异,而英飞凌公司的产品线比较全,能够为工程师的方案设计提供了较大的方便。 坚持直接式TPMS方案不动摇 如何有效控制高速行驶中的轮胎爆胎,一直是世界性的难题。据有关资料显示,中国由于轮胎问题引起的重大安全事故已经超过10%以上。为了解决这一问题,业界研发出了TPMS这种主动安全技术。如今,TPMS的重要性越来越显现,已经成为越来越多车辆的标配。 而目前,TPMS分为两大类,一种是间接式方案,一种是直接式方案。 在间接式方案中,采集的原始变量不是胎压本身,而是中间变量,即车轮的转速。它是基于ABS传感器技术来实现的。检测车轮的转速,将其与存储的标准值进行比较,然后根据比较结果来判断胎压是否正常。这种技术具有可复用车内ABS传感器,简单,无需电池,可靠性高等优点。但其缺点也是比较明显的,比如,精度过低,只有欠压较多时,ABS传感器才会有反应,另外,由于汽车不可能总是直线行驶,故理论上车轮的转速都是不一致的,这就会形成许多错误告警,还有就是只能用于具有ABS的车辆。正是因为这些不足,在发达国家已经逐步推广更先进的直接式TPMS技术。 直接式TPMS技术,顾名思义,传感器传感参数就是压力本身。将压力传感器直接植入每一个轮胎中,进而可以每时每刻监测每只轮胎的压力。无线收发器将传感器感应的数据通过无线方式传送到驾驶室内,从而无论是高速行驶状态,还是慢速转弯时,车主都可以动态获得精确的数据。当然也会设定标准范围,当超出该范围时,产生告警信息。 直接式传感器的特点是直接、准确、免维、可靠,从而能够提高安全技术的有效性。但其缺点就是复杂,需要为轮胎内的传感器提供能量。正是这些缺点,影响了一些用户对这种技术的信心。 英飞凌公司采用的正是直接式TPMS方案。方案中包括射频TPMS模块SP30,TDK5100系列发射器,TDA5200系列的接收器,以及RISC微控制器以及采用公司专利技术的三层堆叠的传感器等。完善的产品链自成系统,具有最高的匹配性,采用的是ASK/FSK调制方案,工作在350MHz和450MHz免许可频段。除了能够实现精确的胎压监测外,还能提供准确的温度检测和加速度检测。压力范围为100-450kPa,而温度范围和加速度范围则分别为-40~+125℃和-12~115g。该模块实现了极小的误差,在常态下的压力误差仅为±7kPa。所有功能均在仅有104.5平方毫米的柔性PCB上实现。 通过上述比较,两种方案各自的特点已经比较明了,这里无意做出孰优孰劣的结论,读者自有合理的判定。该公司刘鲁伟经理对其直接式方案也表现得无比自信,他说:“间接式的性能根本无法达到用户的要求,也无法与我们的产品相比。人们往往担心能量问题,但是目前我们植入轮胎的传感器产品的电池寿命已经达到十年。试问,哪只轮胎的寿命可以达到十年呢?”另外,他还表示,能量的应用本身也有技巧,比如模块中的收发器要用很大一部分能量,如果采样频率设计得更合理一些的话,节省能量的空间还很大。关于这一点,公司还有待对应用设计工程师作进一步的正确引导。  

    时间:2012-03-19 关键词: 英飞凌 中国市场 系统级 车身电子

  • 2011中国车身电子发展论坛 汽车电子企业的突破方向

    2011年11月24日“2011中国车身电子发展论坛”在天津泰达开发区举行,论坛围绕“从未来市场看中国本土汽车电子企业的突破方向”等议题展开。 纵观全球汽车行业目前继续呈现多样化的发展趋势,在消费者需求不断提高的前提下,要求企业开发功能更强、更多样化的产品。目前汽车工业的产业升级靠的是高附加值,在过去20年中,这些高附加值更多是依赖汽车电子技术的进步来实现的,电子设备在整车成本中所占的比重已经激增至40%以上,部分车型甚至可达60%。      中国本土汽车电子企业的发展是从车载和车身电子着手。汽车电子产品的开发和验证周期长,特别是关系到行车安全的车控电子产品更需要长时间的磨合验证,不能像车身电子那样可以通过参照模仿相对快速地进入生产体系,也不可能像许多车载电子设备那样,在消费电子类产品的基础上经过二次开发移植到汽车上,如果要开发自主知识产权的产品,需要大量的资金投入和漫长的验证准入周期,这是一条极其艰难而寂寞的道路。              普华基础软件股份有限公司 汽车电子部副总经理张晓先先生 本次论坛上记者就中国本土汽车电子企业将如何发展,如何在快速发展的汽车电子领域有所斩获,未来汽车电子企业的发展前景及目前现状,采访了普华基础软件股份有限公司汽车电子事业部副总经理张晓先先生: 记者:目前中国汽车电子市场,发展的状况和市场需求的现状如何? 张晓先:目前,国内主机厂做自主品牌汽车非常艰难,首先在于自主品牌汽车没有一个价值溢价,致使其在市场上的售价必须便宜,则相应的利润就会很低,从而导致没有竞争力,如遇国外产品降价我们企业的市场空间就会直接受到挤压。其次,由于国内企业的技术积累并不够,只能通过增加其他的价值来提高售价,但是目前国内汽车电子供应商又非常的弱小,整车厂商得到的支持也并不多。从汽车电子的供应链来看,重要的就是一级供应商,因为OEM主机厂需要很多的一级供应商提供汽车零部件和电控系统产品,如博世、大陆等。在一级供应商下面则有许多二级供应商,包括软件企业和半导体企业。那么,本土企业提供一个控制器给整车厂商,这个控制器本身是否能做到低成本?是否能满足整车的要求?是否在设计上有一个和整车设计相融合的体现则是非常重要的。 目前我们国内还没有这样大型的供应商,很多都是小而不强的企业,主要是做车载方面的产品。其主要原因是没有积累,像国内主机厂的很多核心电子产品都依靠国际的供应商提供或开发,因此就势必造成价格高的问题,另外国际供应商提供的产品不开放,无法根据整车厂商车身整体设计的需要进行调整,如需定制优化则需要高昂的研发费用,这对于主机厂来说就显得非常被动。 记者:中国汽车自主品牌受到的冲击特别的厉害,自主软件也要寻找突破,突破点在哪里? 张晓先:自主品牌面临的挑战主要是来自汽车本身,市场换技术的话题讲了很多年,归根到底还是在于技术的积累,技术上我们是依赖于国外的转让,但交换以后对方是否给你提供先进的技术我们也无法控制,所以就迫使我们还是要立足于自己的研发。以前所有的整车厂都采用引进国外整套技术的方式,但由于它的技术体系和配置是完整和封闭的,致使我们的工程师后期在此基础上难以改动。为此,现在很多整车厂已意识到自主研发的重要性,如一汽、上汽都已建立了自己的研发团队,并开始进行车身电子和动力控制方面的自主研发工作。关于当前国内自主品牌面临很多的困难,就长期而言我们是否找不到突破的方向,这一点我跟很多人的观点不一样,我个人认为不是这样的。很多人说国内的优势在于市场,其实更重要的优势是对本土需求的了解。就需求而言了解最多的应该是本土厂商,我们很多国内公司有一些外籍员工从国外回来后车都不敢开了,就是因为国内的路况跟国外不一样,国内消费者的驾驶习惯和国外不一样,国内的汽车文化和国外不同。那么,中国的需求能否挖掘出来呢?如果要很好的满足这些需求的话,那么外企是没有办法替代的。正如上汽前面报告中所讲到的,他们找到了很多的需求点,由此发现中国有太多的需求是可以挖掘出来的。 记者:现在国内的企业开发汽车电子软件的技术水平处于什么阶段? 张晓先:就我国汽车电子软件的开发而言,其研究开发的周期非常长,并且高校和研究机构也做了很多的工作,普华公司几年前就已采用商业化和市场化的模式在做这件事情了。在技术水平方面,国内的基础软件企业所面临的不是纯粹技术上的问题,而是如何实施这样一个技术的问题,并且在实施的时候还要考虑到很多的因素。就产品本身而言,我们的产品在功能上已经通过主机厂的测试和验证,普华的汽车电子基础软件产品ORIENTAIS OS在今年9月获得了国际权威组织MBTech颁发的3项OSEK标准官方认证。在产品方面我们和国外企业的确有差距,毕竟他们做了很多年,大家都认可它的品牌,但是我们的实施能力和技术服务能力要远远超过外企,特别是在本地化服务效率和服务质量等方面都比国外企业强很多。国外企业中做技术支持服务的都是在欧洲,比如说德国工程师,成本非常高,又存在着语言上的障碍和时差上的问题,并且国外的工程师经常休假,不能及时回复,客观上造成服务的效率非常低。 记者:普华软件与国内外车企的合作及研发情况? 张晓先:我们在国内和国外都有与车企间的商业化合作,在国外我们拥有一家注册在瑞典哥德堡的普华欧洲公司,通过普华欧洲我们自09年底就已开始与一家国际品牌的主机厂进行商业化的合作,并且目前已经做了很多的项目。另外,我们还跟国内像长城汽车等主机厂有相关的合作,同本土、合资的汽车电子零部件及电控系统供应商也有较深入的合作。从研发的角度来看,汽车电子有一个特点,就是从项目开始、验证、到最终量产,它的周期特别长。在与车企合作中,普华并不追求短期经济效益,普华和车企的目标是一致的,就是控制器实现量产,最终的回报是和量产结合在一起的。合作过程中,我们双方投入研发资源,当项目达到量产时,双方的目标就都实现了,虽然这个周期比较长一点,一般一个项目的周期走到量产是39个月左右,但是最终大家是往同一个目标努力。 记者:基础软件开发占自主品牌车企开发费用的比重是多少? 张晓先:研发费用大概分为两个部分,第一部分是研发阶段,如果是比较全的完整系统就需50几个基础软件模块。第二部分是在车量产之后,在每个软件上收取的费用,此收益跟车的销量有关,销量越大收入越多。就整个国内的市场而言,由于没有相关数据,我就只能参考一些公司的公开报表,以及它的市场占有率进行推算,大概中国市场在20-30个亿左右。相对整个行业来说绝对数量并不大,但从另一个角度来看,不是对企业而是对政府而言,它的意义就非常的重大了,因为我们做的基础软件领域具有很大的杠杆作用,它可以推动国产电控系统的产业,并进一步推动自主品牌汽车的发展。我们的先进技术可以作为提升电控系统创新能力的支撑,我们的研发团队、方案、及产品都可以用来提升客户的创新能力,进一步提高自主品牌的影响力, 记者:目前汽车电子软件开发遇到的问题包括哪些? 张晓先:第一是品牌推广,我们通过大力开展市场活动,就是要让更多人认知国产软件的质量是可靠的,在支持服务上是有优势的,我们要不断保证这个观念。第二是人才问题,如何保留我们现有的高端人才,如何扩大我们的队伍,这些都是我们存在的一些要解决的问题。由于汽车电子行业具有周期特别长的特点,就需要投资者有比较长远的眼光,我们要看的远一些,以致我们需要得到一些来自政府的支持。例如我们有一家客户是电控系统厂商,已经过了两三年它还是在处在投入期,我曾问该公司相关人员:你现在销售收入是多少?他说现在还不能提销售收入,目前每年都是亏损的,还在研发研发阶段,要等到量产之后才能有收入。前提是主机厂已有明确的目标来做这件事情,经过长期投入直到量产之后就会有回报。 记者:您对市场的前景展望如何? 张晓先:我觉得,如果理想的话,五年之内中国市场上应该会有一家独立的规模化的基础软件公司出现,它是为产业服务的,是整个产业的一部分。这家公司不仅可以为所有的主机厂和零部件及电控系统供应商提供基础软件的产品和服务,并且拥有着一支非常高效的研发团队,非常好的本土化的产品,及相对低廉的服务价格。

    时间:2011-12-14 关键词: 发展 2011 电子企业 车身电子

  • 汽车车身电子控制系统解决方案

    电源系统   电源系统是任何汽车系统设计中最重要的子系统之一。整体功耗、电池反极保护、汽车跳启、车辆噪声和汽车休眠功率都是必须考虑的因素。如果电源设计比较糟糕的话再好的系统也不能正常发挥作用。摩托罗拉公司提供的智能化电源半导体产品能很好地管理电源子系统的所有方面。   摩托罗拉公司的系统级芯片(SBC)MC33989具有二个电源整流器,专为MCU和外围器件提供电源。片上还提供1个速度为1兆波特的CAN接口、4个高压唤醒输入端以及系统保护功能。这个智能化的半导体器件可以提供所有必需的系统电压,它内部有一个低噪声的200mA整流器用来给MCU子系统供电。另外,还有一个控制外部导通晶体管的装置用来给外围设备供电。这个外部导通晶体管允许调整二次电源,使之满足每种特殊应用所需的功耗极限要求。二次供电电源还能根据要求切断所选外围设备的供电,并以此达到降低功耗的目的。   输入电源直接来自车载电池。只需加一个外部二极管就能达到电池极性保护的目的。SBC可以在所有过压条件下完成保护动作。功率MOSFET工艺技术的应用也使本器件在电池电压低至4.5V时还能正常工作,当电池电压低至3V时能输出电池故障告警信号。该电源系统还有过温保护功能,温度到160摄氏度时将进行内部热关断处理,温度在130摄氏度时会输出一个告警信号。另外,SBC还能提供低功耗的休眠模式,该模式下系统的电流能减小至40μA。   CAN收发器   除了提供系统电源外,SBC内部还集成了一个1兆波特的CAN收发器。该收发器具有主控状态超时检测、内部热保护以及CAN+和CAN-输入端短路保护等功能。收发器内部还对CAN+和CAN-输入端进行了跳启、电池反接以及短接至电源或地的保护。   4个高压唤醒输入端使器件具备了强大的唤醒功能。这些唤醒输入端的最大耐压能达40V。输入端的上拉源能在芯片上产生。由于只需用上拉源就能随时检测开关输入的变化,因此能较好地降低功耗。该器件还具有周期性唤醒功能。另外,SBC还提供了针对MCU的复位调节与低压检测功能。   多开关检测接口   由于需要特殊的触点湿性电流(wettingcurrents)和电路故障检测功能,汽车电子设备需要高复杂度的输入传感电路来检测开关状态。摩托罗拉公司的多开关检测接口(MSDI)器件MC33993正是为此而设计的。   需要大量开关接口的系统具有许多分立元件,而这些分立元件会占用标准印刷线路板上的大量空间,并且必须进行焊点连接完整性检测。而集成化方案能减少焊点数量,占用的空间也少,并能提供更宽的工作电压,因此具有更大的灵活性。MSDI器件执行的就是开关检测功能,最多能检测22个开关触点的开闭状态,这些检测到的开闭状态再通过一条高速串行链路传送给MCU。在输入端只需加一个合适的静电放电电容就能实现对瞬态干扰的保护。同样,所有输入端都具备电池反接、跳启和负载拆卸保护功能。   MSDI还具有可选的湿性电流。这些内部电流源极大地减少了系统部件数量,并使金属或橡胶开关的使用成为可能。用于检测金属开关的大湿性电流能在检测过程中有选择的使用,从而达到降低功耗的目的。利用内部电流源可以将输入端作为轻型负载的供电电源使用,如传感器、LED或MOSFET门等负载。这种方法进一步增强了系统的设计性能,使这些输入端在不需要开关检测的情况下能作其它用途。   高阻抗的模拟电路特别容易受到来自电路板上其它信号噪声的影响。缩短模拟信号路径,并允许器件对信号进行缓冲可以减少这种影响。MC33993具有强大的模拟接口功能。与传统系统相比,这种方法能减少系统布线和故障模式。另外MC33993还集成了22比1的模拟复接器来提升器件性能。通道选择是通过一条高速串行链路实现的。该器件不仅能提供先进的开关诊断功能,还允许使用模拟传感器接口和梯形阻抗接口。   MCU输出电路不能直接驱动汽车负载,还需要灯、继电器、马达、量程表和LED驱动器等集成电路。这些特殊的输入接口器件同样也提供保护与错误检测功能。   输出系统   在电源系统与输入调整确认后就必须考虑输出系统。许多汽车负载不能被MCU或低电流接口器件直接驱动,包括马达和灯。继电器或机械式开关是当今汽车车身控制结构中主要的大电流开关器件。由于电磁系统成本低,设计成熟,不少系统结构师仍乐于选用。然而使用电磁系统会产生很多问题,例如:   1.机械触点的有限寿命限制了继电器的开关频率。由于触点在打开或闭合的时候具有一定的惯性,在稳定到下一个状态前会有一定程度的跳动。这一跳动限制了最大的工作频率,如果超过这一频率继电器的寿命将大大缩短。   2.电磁系统不具备诊断功能。在恶劣的汽车环境中,这些器件的可靠性是个大问题。   利用专为这类负载设计的驱动器可以方便地把这些负载集成到系统中去。摩托罗拉公司提供的具有4个高端与8个低端的MC33888开关就是专为驱动汽车负载设计的。这种器件能直接控制4个功率达60W的高端负载和8个小电流(2.5W)的低端负载。MC33888器件还内建了处理与白炽灯有关的浪涌电流的功能。从图2可以看出由白炽灯引起的浪涌电流能达到正常工作电流的10到15倍,这会给没有这些大浪涌电流处理电路的系统带来很大的问题。对这类负载的最常见措施是触发过流保护电路来切断这些负载。        MC33888很好地解决了这个问题,它采用了一个启动定时器,允许白炽灯在过流保护电路工作前进行预热。过流保护电路的启动需要检测调节输出驱动器到器件可接受电平的状态和脉宽信号。图3给出了过流保护的动作波形。完整的电池反极保护、负载倾卸保护和低功耗特性都有助于降低系统的复杂性,并减少外部元器件的数量。诊断功能包括负载开路检测、短路检测和过温检测。作为附加的保护功能,该器件还内建了一个看门狗定时器,当器件与MCU之间的通信发生中断时可以用来关闭器件。对该器件的控制是通过一个高速串行接口实现的,因此大大减少了所需的MCU引脚数量。   电子马达控制   最后一个需要考虑的问题是电子马达控制。MC33887马达驱动器能很好地完成这一任务,它是一个完整的H型桥式驱动器。该器件具有大于5A的连续电流驱动能力,因此非常适合用于锁定马达、天线马达或雨刷泵。MC33887还具有高端电流传感反馈功能。高端电流传感反馈功能可根据实时的马达电流反馈修正马达的驱动频率和负载循环。就象灯驱动器那样,当检测到过流状态时它能自动对输出进行脉宽调制。        MC33887器件能够完全控制H桥激活方向和负载的中断控制。   嵌入式仿真器   专门设计用于复杂的汽车电子应用的MC33993、MC33887和MC33888器件提供了具有先进性能和诊断功能的解决方案。   复杂的多引脚MCU常会引起开发问题。MC9S12DP256提供了一个单线的后台调试接口,可以方便地在汽车环境中实现广泛的调试工作,并且不会遇到使用传统电路嵌入式仿真器时常见的困难。这一接口还能用来在生产线末端进行主要闪存的编程,甚至可以用来在车内执行再编程操作。   现代的汽车微控制器常采用闪存来存储主操作程序。编程闪存的最佳方法是在最终组装后把主程序编程进完整的电子控制模块中,与在模块组装前通过第三方把主程序编程进MCU相比,这种方法能有效地避免风险和延时。通过简单的串行接口将主程序编程进MCU是在模块组装后完成的,一般是在最终测试过程中执行的。一些制造商采用便宜的独立编程器完成这一操作,而另外一些厂商则将编程操作集成在生产线末端的测试设备中。   摩托罗拉的相关器件则提供一个单线的后台调试接口用来实现闪存编程、检验和一般的调试操作。在设备正常工作时,串行通信引脚在复位时是被拉高的,因此后台系统不被激活。当有编程器或调试系统连接到这个引脚时,该引脚在复位时会被拉到低电平,从而迫使MCU进入激活的后台模式,而不是去启动应用程序。为了方便调试,可以在设备正常工作时将一个主机系统连接到目标MCU系统,从而在不干扰设备运行的条件下实现对闪存或寄存器内容的监测。所连接的调试系统也能取代MCU的控制来读写CPU寄存器、设置硬件断点或跟踪单条指令。   传统的电路嵌入式仿真器与目标系统之间通常需要30到40个连接,而上述后台调试接口只需要2到4个连接。单根BKGD通信信号和公共地是必须的。增加复位信号能使主机更容易地强迫和控制系统复位,在某些情况下增加VDD能允许调试夹具从目标系统中“窃取”电源。这种简单的接口为汽车电子设计师提供了对安装在运动汽车电子控制模块中的MCU的调试访问能力。当汽车在正常路况下行进时许多问题只能经过调试才能发现。   内存编程   与闪存编程相关的最重要因素是速度与方便性。编程速度取决于闪存单元的编程时间以及从编程器到目标MCU的数据传输速度,当然还有一些其它因素,如编程前擦除阵列的时间,用于验证编程操作成功与否的时间。MC9S12DP256编程任意16位字的时间是45ms,但一个突发编程操作允许对同一排32字闪存中的任意附加字以20ms的速度编程。理论上采用单线后台调试接口可以在27ms内传送一个字的信息,这要比闪存的实际编程时间稍微慢一些。实际编程还需要额外的任务开销,如验证开销。独立编程器工具SCBDMPGMR12能在稍少于10s的时间内完成256KB闪存的擦除、编程和验证操作。   验证是产生开销的重要因素之一。重传所有的数据以实现字对字的验证将使编程时间加倍。一个快速的办法是在数据编程进闪存时进行CRC计算,然后在整个闪存编程完成后重读闪存内容来验证CRC值。这一操作完全能以总线速度进行,而且无需重传数据。   将数据到目标的传送分离出来,使它在数据编程进闪存前完成也会使编程时间加倍。较好的方法是数据传送与编程操作并行展开。一般来说,要先把编程算法发送到目标MCU,从而便于管理收到的数据并把数据送入RAM缓冲器,然后控制擦除与编程操作。该编程算法利用二个数据缓冲器来接收将被编程进闪存的数据。当第一个缓冲器装满数据后,编程算法就开始把这些数据编程进闪存,同时新的数据被装载到第二个缓冲器。后台接口可以用来接收数据并把它们写入RAM,这一操作不会干扰目标CPU的工作,因为CPU是从另外一个缓冲器读取数据并编程进闪存的。   MC9S12DP256中的闪存被分成4个独立的64KB块,因此可以独立地对这4个块执行擦除与编程操作。在基于后台调试的闪存编程情况下,由于数据传送速度要稍慢于闪存的平均字编程速度,因此试图交织进行独立阵列的编程操作是不切实际的,不过对所有4个块并行执行批量擦除操作则是可行的。

    时间:2010-12-30 关键词: 方案 汽车 控制系统 车身电子

  • 基于16位控制器的汽车车身电子控制系统解决方案

     随着汽车车身控制应用复杂性的不断提高,对16位微控制器(MCU)的性能要求也越来越高。以前曾用机械方法控制的门控、座椅调节、 车内照明和空调系统现在都改成了电子控制。许多半导体厂商包括摩托罗拉公司所提供的大量专用半导体解决方案使这些新的电子控制应用成为可能。这些新的解决方案不仅提供了必要的控制功能,还提供了旧机械系统所不能提供的高级诊断能力。消费者希望新型汽车中的控制系统能及时对车内发生的任何系统工作故障发出报警信息。     本文主要介绍摩托罗拉公司的MC9S12DP256 16位MCU和若干个外围IC产品,这些产品专为适应汽车系统中常见的恶劣环境而设计,此外,还详细讨论这些产品提供的高级诊断功能。     电源系统     电源系统是任何汽车系统设计中最重要的子系统之一。整体功耗、电池反极保护、汽车跳启、车辆噪声和汽车休眠都是必须考虑的因素。如果电源设计比较糟糕的话,再好的系统也不能正常发挥作用。摩托罗拉公司提供的智能化电源半导体产品能很好地管理电源子系统的所有方面。     摩托罗拉公司的系统级芯片(SBC)MC33989具有二个电源整流器,专为MCU和外围器件提供电源。片上还提供1个速度为1兆波特的 CAN接口、4个高压唤醒输入端以及系统保护功能。这个智能化的半导体器件可以提供所必须的系统电压,它内部有一个低噪声的200mA整流器用 来给外围设备供电。另外,还有一个控制外部导通晶体管的装置用来给外围设备供电。这个外部导通晶体管允许调整二次电源,使之满足每种特殊应用所需的功耗极限要求。二次供电电源还能根据要求切断所选外围设备的供电,并以次达到减低功耗的目的。     输入电源直接来自车载电池。只需加一个外部二极管就能达到电池极性保护的目的。SBC可在所有过压条件下完成保护动作。功率 MOSFET工艺技术的应用也使本器件在电池电压低至4.5V时还能正常工作,当电池电压低至3V时能输出电池故障告警信号。该电源系统还有过温保护功能,温度到160摄氏度时将进行内部热关断处理,温度在130摄氏度时会输出告警信号。SBC还能提供低功耗的休眠模式,该模式下系统电流能减至 40uA。     CAN收发器  除了提供系统电源外,SBC内部还集成了一个1兆波特的CAN收发器。该收发器具有主控状态超时检测、内部热保护以及CAN+和CAN-输入 端短路保护等功能。收发器内部还对CAN+和CAN-输入端进行了跳启、电池反接以及短接至电能或地的保护。     4个高压唤醒输入端使器件具备了强大的唤醒功能。这些唤醒输入端的最大耐压能达40V。输入端的上拉源能在芯片上产生。由于只需 用上拉源就就能随时检测开关输入的变化,因此能较好地降低功耗。该器件还具有周期唤醒功能。另外,SBC还提供了针对MCU的复位调节与低压检测功能。 多开关检测接口      由于需要特殊的触点湿性电流(wetting currents)和电路故障检测功能,汽车电子设备需要高复杂度的输入传感电路来检测开关状态。摩托罗拉公司的多开关检测接口(MSDI)器件MC33993正是为此而设计的。      需要大量开关接口的系统具有许多分立元件,而这些分立元件会占用标准印刷线路板上的大量空间,并且必须进行焊点连接完整性检测。而集成化方案能减少焊点数量,占用的空间也少,并能提供更宽的工作电压,因此具有更大的灵活性。MSDI器件执行的是开关检测功 能,最多能检测22个开关触点的开闭状态,这些检测到的开闭状态再通过一条高速串行链路传给MCU。在输入端只需加一个合适的静电放电 电容就能实现对瞬间干扰的保护。同样,所有输入端都具备电池反接、跳启和负载拆卸保护功能。     MSDI 还具有可选的湿性电流。这些内部电流源极大地减少了系统部件数量,并使金属或橡胶开关的使用成为可能。用于检测金属开关的大湿性电流能在检测过程中有选择地使用,从而达到降低功耗的目的。利用内部电流源可以将输入端作为轻型负载的供电电源使用,例如传感器、LED或 MOSFET门等负载。这种方法进一步增强了系统的设计性能,使这些输入端在不需要开关检测的情况下能作其它用途。     高阻抗的模拟电路特别容易受到来自电路板上其它信号噪声的影响。缩短模拟信号路径并允许器件对信号进行缓冲可减少这种影响。 MC33993具有强大的模拟接口功能,与传统系统相比,该方法能减少系统布线和故障模式。MC33993还集成了22比1的模拟复接器来提升器件性能。通道选择是通过一条高速串行链路实现的。该器件能提供先进的开关诊断功能,并允许使用模拟传感器接口和梯形阻抗接口。 MCU输出电路不能直接驱动汽车负载,还需要灯、继电器、马达、量程表和LED驱动器等集成电路。这些特殊的输入接口器件同样也提供保护与错误检测功能。     输出系统    在电源系统与输入调整确认后就必须考虑输出系统。许多汽车负载不能被MCU或低电流接口器件直接驱动,包括马达和灯。继电器或机械式开关是当今汽车车身控制结构中主要的大电流开关器件。由于电磁系统成本低,设计成熟,不少系统结构师仍乐于选用。然而使用电磁系统会产生很多问题,例如:    1.机械触点的有限寿命限制了继电器的开关频率。由于触点在打开或闭合的时候具有一定的惯性,在稳定到下一个状态前会有一定程度的跳动。这一跳动限制了最大的工作频率,如果超过这一频率,继电器的寿命将大大缩短。     2.电磁系统不具备诊断功能。在恶劣的汽车环境中,这些器件的可靠性是个大问题。     利用专为这类负载设计的驱动器可以方便地把这些负载集成到系统中去。摩托罗拉公司提供的具有4个高端与8个低端的MC33888开关就是专为驱动汽车负载设计的。这种器件能直接控制4个功率达60W的高端负载和8个小电流(2.5W) 的低端负载。MC33888器件还内建了处理与白炽有关的浪涌电流的功能。     由白炽灯引起的浪涌电流能够达到正常工作电流的10到15倍,这会给没有这些大浪涌电流处理电路的系统带来很大的问题。对这类负载的最常见措施是触发过流保护电路来切断这些负载。     MC33888很好地解决了这个问题,它采用了一个启动定时器允许白炽灯在过流保护电路工作前进行预热。过流保护电路的启动需要检测调节输出驱动器件可接受电平的装态和脉宽信号。     完整的电池反击保护、负载倾卸保护和低功耗特性都有助于降低系统的复杂性,并且减少外部元器件的数量。诊断功能包括负载开路检测、短路检测和过温检测。作为附加的保护功能,MC33888器件还内建了一个看门狗定时器,当器件与MCU之间的通信发生中断时可以用来关闭器件。对该器件的控制是通过一个高速串行接口实现的,因此大大减少了所需的MCU引脚数量。     电子马达控制     最后一个需要考虑的问题是电子马达控制。MC33887马达驱动器能很好地完成这一任务,它是一个完整的H型桥式驱动器。该器件具有大于5A的连续电流驱动能力,因此非常适合用于锁定马达、天线马达或雨刷泵。MC33887还具有高端电流传感反馈功能可根据实时的马达电流反馈修正马达的驱动频率和负载循环。就象灯驱动器那样,当检测到过流状态时它能够自动对输出进行脉宽调制。MC33887器件能完全控制H桥激活方向和负载的中断控制。 嵌入式仿真器     专门设计用于复杂的汽车电子应用的MC38993、MC33887和入MC33888器件提供了具有先进性能和诊断功能的解决方案。复杂的多引脚MCU常常会引起开发问题。MC9S12DP256提供了一个单线的后台调试接口,可以方便地在汽车环境中实现广泛的调试工作,并且不会遇到使用传统电路嵌入式仿真器时常见的困难。这一后台调试接口还能用来在生产线末端进行主要闪存的编程,甚至可以用来在车内执行再编程操作。     现代的汽车微控制器常采用闪存来存储主操作程序。编程闪存的最佳方法是在最终组装后把主程序编程进完整的电子控制模块中,与在模块组装前通过第三方把主程序编程进MCU相比,这种方法能有效地避免风险和延时。     通过简单的串行接口将主程序编程进MCU是在模块组装后完成的,一般是在最终测试过程中执行的。一些制造商采用便宜的独立编程器完成这一操作,而另外一些厂商则将编程操作集成在生产线末端的测试设备中。     摩托罗拉的相关器件则提供了一个单线的后台调试接口用来实现闪存编程、检验和一般的调试操作。在设备正常工作时,串行通信引脚在复位时是被拉高的,因此后台系统不被激活。当有编程器或者调试系统连接到这个引脚时,该引脚在复位时就会被拉倒低电平,从而迫使MCU进入激活的后台模式,而不是去启动应用程序。     为了方便调试,可以在设备正常工作时将一个主机系统连接到目标MCU系统,从而在不干扰设备运行的条件下实现对闪存或寄存器内容的监测。所连接的调试系统也能取代 MCU的控制来读写 CPU寄存器、设置硬件断点或跟踪单条指令。     传统的电路嵌入式仿真器与目标系统之间通常需要30到40个连接,而上述后台调试接口只需要2到4个连接。单根BKGD通信信号和公共地是必须的。增加复位信号能使主机更容易地强迫和控制系统复位,在某些情况下增加VDD能允许调试夹具从目标系统中“窃取”电源。     这种简单的接口为汽车电子设计师提供了对安装在运动汽车电子控制模块中的MCU的调试访问能力。当汽车在正常路况下行进时,许多问题只能经过调试才能发现。     内存编程     与闪存编程相关的最重要因数是速度与方便性。编程速度取决于闪存单元的编程时间以及从编程器到目标MCU的数据传输速度,当然还有其它因数,如编程前擦除阵列的时间,用于验证编程操作成功与否的时间。MC9S12DP256编程任意16位字的时间是45ms,但一个突发编程操作允许对同一排32字闪存中的任意附加字以20ms速度编程。理论上采用单线后台调试接口可在 27ms 内传送一个字信息,这比闪存的实际编程时间稍慢一些。实际编程还需额外的任务开销,如验证开销。独立编程器工具SCBDMPGMR12能在稍少于10s的时间内完成256KB闪存的擦除、编程和验证操作。     验证是产生开销的重要因数之一。重传所有的数据以实现字对字的验证将使编程时间加倍。一个快速的办法是在数据编程进闪存时进行CRC计算,然后在整个闪存编程完成后重读闪存内容来验证CRC值。这种操作完全能以总线速度进行,而且无需重传数据。    将数据到目标的传送分离出来,使它在数据编程进闪存前完成也会使编程时间加倍。交好的方法是数据传送与编程操作并行展开。通常, 要先把编程算法发送到目标MCU,从而便于管理收到的数据并把数据送入RAM缓冲器,然后控制擦除与编程操作。该编程算法利用二个数据缓冲器来接收将被编程进闪存的数据。当第一个缓冲器装满数据后,编程算法就开始把这些数据编程进闪存,同时新的数据被装载到第二个缓冲器。后台接口可以用来接收数据并把它们写入RAM,这一操作不会干扰目标CPU的工作,因为CPU是从另外一个缓冲器读取数据编程进闪存的。     MC9S12DP256 中的闪存被分成4个独立的64KB块,因此可独立地对这4个块执行擦除与编程操作。在基于后台调试的闪存编程情况下,由于数据传送速度稍慢于闪存的平均字编程速度,因此试图交织进行独立阵列的编程操作是不切实际的,但对所有4个块并行执行批量擦除操作是可行的。     后台访问给首次闪存编程提供了极其便利的途径,但一些用户仍希望采用其它系统总线如CAN总线、J1850总线或串行接口总线来完成所有的现场再编程操作。在主应用程序中包含合适的启动装载程序能方便地做到这一点。为了对来自于成品汽车中某根总线的某些特殊代码作出响应,启动装载程序应能擦除闪存并接受新的编程数据。    

    时间:2010-12-20 关键词: 汽车 控制系统 车身电子 位控制器

  • 应用于下一代车身电子的汽车方案(安森美)

    安森美半导体(ON Semiconductor)推出专门针对汽车终端市场的三款新产品,应用于当前及下一代车身电子。 汽车是安森美半导体的关键应用市场之一,公司具备宽广阵容的强固及创新的高能效集成器件,减少排放,节省燃油、加强照明、安全、连接和信息娱乐供电系统。安森美半导体的器件通过AEC认证及生产器件批准程序(PPAP),提供不同的功能包括电源管理、保护、处理、信号调理及控制等。 安森美半导体在2010年慕尼黑电子展推出的汽车产品 新的NCV7321是一款全面的本地互连网络(LIN)收发器,它的设计用于在低数据率车载网络(IVN)应用中作为LIN协定控制器与物理总线之间的接口。NCV7321提供极佳的电磁兼容性(EMC),以及高达13 kV的强固系统级静电放电(ESD)性能,从而不需要外部ESD元件,非常适合汽车应用中严格的环境。 利用安森美半导体创新的I3T技术,高压及敏感的数字技术能够共存在同一芯片上。NCV7321采用高密度、节省空间的SOIC-8封装,典型应用包括多种车身电子功能,如门锁、电动视镜及座椅调节器,以及其它功能,如电子转向锁和轮胎监测电子控制单元(ECU)。 NCV7321极佳地达致汽车省电目标,休眠模式下的电流消耗仅为10 µA。其它关键特性包括热关闭、模糊短路保护及45 V负载突降保护。 安森美半导体新的NCV7608是一款8路可配置低端/高端驱动器。这器件通过AEC Q10X-12(A版)认证,采用高密度SOIC-28W封装,能够在-40 °C至+150 °C的结温下工作。NCV7608具有3.15 V至5.25 V的宽输入电压范围,并具有8路完全独立的输出驱动器,能够任意配置为高端、低端或半桥配置组合,为需要驱动大量负载的设计人员提供极灵活的方案。 这器件通过集成的标准串行外设接口执行所有输出段的数字控制,这种功能还能获取诊断故障信息。此外,4个通道能藉外部控制输入引脚进行脉宽调制(PWM)控制。这新器件在25 ⁰C时的典型导通阻抗(RDSON)仅为1.2 Ω,能大幅延长电池使用时间。 规范完备的NCV7608还提供正/负瞬态保护、过流保护及过温保护功能。其集成钳位电路(在高端及低端工作模式下)确保过温保护及欠压锁定。 此外,安森美半导体还宣布开发NCV786xx电源镇流器及双LED驱动器产品平台,应用于先进的LED前照灯系统。这产品平台的开发是为了配合驱动高达60 V电压的多串LED、以PWM调光维持色温及控制平均电流的系统级要求,使设计人员能够以一颗系统级芯片(SoC)器件控制远光灯及近光灯、日间行车灯、转向指示灯及雾灯。这平台能够与外部微控制器通信,在上电后改变工作参数、检测LED短路及提供先进的系统诊断。 本届慕尼黑电子展汽车论坛的会议论文《汽车前照灯用高能效系统级芯片LED驱动器》将会介绍这产品平台。这平台的首款产品NCV78663将于2011年上市。  

    时间:2010-11-11 关键词: 汽车 安森美 应用于 车身电子

  • 汽车车身电子网络控制系统

    CAN(Controller Area Network)总线是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通讯网络。目前已经在国外汽车的电器网络中得到了广泛的应用。为了满足国产汽车车身控制总线的迫切需求,我们设计了一种基于CAN总线的整车管理系统的硬件方案。本方案重点对系统的总体结构、车身控制系统CAN总线的节点设置、节点及中央控制与CAN总线的接口电路进行了设计。 随着汽车电子技术的发展及汽车性能的不断提高,汽车上的电子装置越来越多。传统的电器系统大多采用点对点的单一通信方式,相互之间很少有联系,这样必然造成庞大的布线系统。目前,国外许多整车制造厂和汽车电器制造厂家在整车管理系统中采用了网络技术,如CAN和LIN、SAEJ1850等。其中,CAN的使用较为广泛。CAN总线是德国BOSCH公司于20世纪80年代初提出的,它将汽车上各种信号的接线只用2根简洁的电缆线取代塑料工业网,汽车上的各种电子装置通过CAN控制器挂到这2根电缆上,设备之间利用电缆进行数据通讯和数据共享,从而大大减少了汽车上的线束。CAN总线结构独特,性能可靠,被公认为是最有前途的现场控制总线之一。由于客观条件的限制,目前我国的整车制造厂和汽车电子电器厂几乎没有涉及到汽车电器网络化设计的领域。但随着我国汽车工业和电子工业的发展,进行汽车电器的网络化研究与开发已经成为十分重要的课题。1、整车管理系统总体结构设计汽车上各种电器对网络信息传输延迟的敏感性差别很大,发动机控制器、自动变速器控制器、ABS控制器、安全气囊控制器等之间的协调关系所要求的实时性很强,而前后车灯的开关、车门开闭、座位调节等简单事件对信息传输延迟的要求要宽松得多(传输延迟允10ms-100ms),如果将这些功能简单的节点都挂在高速总线上,势必会提高对节点的技术要求和成本,故有必要进行多路总线设计。考虑到与国际上标准的一致性这里采用2条CAN总线。汽车驱动系统中采用高速CAN,信息传输速度达500K-1M bps,其主要连接对象是:发动机、自动变速器、ABS/ASR、安全气囊、主动悬架、巡航系统、电动转向系统及组合仪表信号的采集系统等。驱动系统CAN的控制对象都是与汽车行驶控制直接相关的系统工业自动化网,对信号的传输要求有很强的实时性,它们之间存在着较多的信息交流,而且很多都是连续的和高速的。车身系统中采用低速CAN,信息传输速率为100Kpbs,主要连接对象是:前后车灯控制开关、电动坐椅控制开关、中央门锁与防盗控制开关、电动后视镜控制开关、电动车窗升降开关、气候(空调)控制开关、故障诊断系统、组合开关及驾驶员操纵信号采集系统、仪表显示器等。车身系统CAN的控制对象主要是低速电机、电磁阀和开关器件,它们对信息传输的实时性要求不高,但数量较多,将这些电控单元与汽车驱动系统分开有利于保证驱动系统的实时性;采用低速CAN总线还能增加总线的传输距离,提高抗干扰能力,降低硬件成本。两条CAN总线相互独立,通过网关服务器进行数据交换和资源共享。中央控制器是整车管理系统的控制核心,也是整车综合控制的基础,主要功能是对各种信息进行分析处理,并发出指令,协调汽车各控制单元及电器设备的工作。同时MMSonline.com.cn,中央控制器也是高速CAN总线和低速CAN总线的网关服务器。 2、节点的设置本设计以低速CAN总线为基础的车身控制系统为重点,为了将汽车上各类原始信号转换为可在CAN总线上进行传输的数字量信号,同时也为了提高系统的可靠性,在低速总线上设置了节点。节点的功能是:接收传感器输出的模拟信号、数字信号或开关信号,经ECU进行处理,转换为可在CAN总线上通讯的数据报文格式,经ECU内的CAN控制器发送到CAN总线上,同时将从CAN总线上接收到的数据信息转换成能够驱动执行器或照明灯的模拟信号或数字信号.节点的设置原则仅仅考虑各电器元件在汽车上的物理位置。 节点1: 主要控制前部车灯和汽车喇叭,位于驾驶室前部。节点2: 采集组合开关及其他位于仪表板附近的操纵开关的信号,位于仪表板附近。节点3: 将需要在仪表上显示的内容处理后,输出并显示,位于仪表板内部。节点4:采集空调、中央门锁、驾驶室翻转等开关的状态信号,控制空调、防盗与遥控门锁、刮雨器等的动作,位于驾驶室内手套箱附近。节点5: 驾驶员车门控制节点,采集各开关信号金属加工网,控制驾驶员一侧的门锁、车窗和电动后视镜的动作,位于驾驶员车门上。节点6: 乘客侧车门控制节点,位于乘客侧车门上。节点7:采集仪表显示信号及驾驶员操纵信号,包括燃油量、冷却液温度、机油压力、电源电压、空挡开关、倒车开关等,位于仪表板附近。节点8: 整车管理系统的中央控制器,协调和管理整车各系统的工作,并起网关的作用,连接高速和低速总线,位于仪表板附近。节点9: 采集驱动系统中与仪表显示有关的信号,如车速、发动机转速、冷却液温度等,位于驾驶室内手套箱附近。节点10:电动坐椅节点,采集坐椅开关信号并控制坐椅动作,位于驾驶员坐椅上。节点11:控制汽车后部车灯,倒车喇叭和防撞雷达监视器nc.qoos.ipi,位于汽车后部。3、节点与CAN总线的接口设计整车管理系统是由许多节点通过CAN总线相连而组成的一个局域网,因此CAN总线的设计就显得极为重要。其中CAN控制器、CAN收发器的选取以及抗干扰措施将成为设计的关键。(1) CAN控制器的选取 为了满足系统功能和进一步扩展的需要,CAN控制器采用MICROCHIP公司内部带CAN引擎的微控制器(单片机)PIC18F248,其片上带5路10bit A/D转换器、1个8bit,两个16bit 定时/计数器、1-4路PWM输出控制器以及22个I/O端口,它除了可以进行模拟、数字量的采集、控制外,还可以通过脉冲宽度调制(PWM)方式控制各种执行电机的速度。 (2) CAN收发器的选取CAN收发器选用MICROCHIP公司的MCP2551,这是一种应用广泛的CAN控制器与物理总线间的接口芯片,能够对总线的信息进行差动发送和接收。它能增大通信距离、提高系统的瞬间抗干扰能力、保护总线、降低射频干扰等。(3)光电隔离汽车上电磁干扰较厉害,对系统的抗干扰能力要求较高,为了进一步提高系统的抗干扰能力,在CAN控制器(单片机)和驱动总线的CAN收发器MCP2551之间增加了由高速隔离器件6N137构成的光电隔离电路,电源也采用微型DC/DC模块来进行隔离。4、中央控制器(网关服务器)与CAN总线的接口设计中央控制器选用: 选用带两路CAN控制器、支持CAN2.0B通信协议的数字信号处理(DSP)芯片作为节点控制核心。这样可以增加系统的控制速度,增强系统控制的灵活性以及提高系统的可靠性。这里选用MICROCHIP公司的dsPIC30F系列的16位定点DSP芯片:dsPIC30F6010,其最高处理能力可达30MIPS,工作温度范围可达(-40--+125)的汽车级别,具有16通道的10bit高速A/D转换器、5个16bit定时/计数器、8个通用的PMW控制器和8个专用的马达控制PWM控制器。此外该芯片还具有MCU+DSP双CPU内核以及多达68个I/O端口。由于dsPIC30F6010内部具有双CAN引擎,所以可以很好地在高速CAN通道和低速CAN通道之间担当起网关的功能,同时其DSP的处理速度和丰富的外围接口资源,使得它足以应付汽车电控单元不断升级的需求。5、结束语该整车管理系统是针对国产轿车、越野车以及轻型货车而设计的。重点设计了基于CAN总线的整车管理系统的总体结构、车身控制系统、CAN总线的节点布置、节点与CAN总线的接口及中央控制器与CAN总线的接口电路。将该系统应用于汽车控制系,可明显减少汽车上的线束,更好地控制和协调汽车的各个系统,以减少对驾驶者本身素质的依赖性,使国产汽车跟上国际技术潮流,在未来市场角逐中具有更强的竞争力。

    时间:2009-08-03 关键词: 汽车 网络控制系统 车身电子

  • 低成本、完备的车身电子差分传感器系统方案

    各向异性磁阻(AMR)传感器常用于汽车或工业系统中的非接触式线位移和角位移测量。但在汽车应用中,用来测量AMR传感器等差分输出传感器的微伏级信号的方案必须可在嘈杂的、空间受限的环境中工作。那么,应该为汽车应用的传感器选择什么样的MCU呢?Maxim推出的最新方案能满足设计需求吗?AMR传感器常用于汽车或工业系统中的非接触式线位移和角位移测量。美信集成产品公司(Maxim)的MAXQ RISC微控制器产品线的最新成员——用于传感器的混合信号微控制器系统级芯片(SoC) MAXQ7670为测量各向异性磁阻(AMR)传感器等差分输出传感器的微伏级信号提供了成本最低的完整系统方案。MAXQ7670是一款用于小信号测量的高灵敏度、高性价比汽车微控制器。它仅需5mm x 5mm的电路板空间,但却集成了精确测量多种AMR传感器的小幅度信号所需的全部功能,无需外部放大器。从而降低了系统成本(简化了BOM、减小了PCB面积)。MAXQ7670能够实时计算角位移,并通过CAN网络输出结果。该款SoC可在嘈杂的、空间受限的环境中对信号进行数字化和处理,是转向、制动、节气门位置控制等汽车应用以及阀门定位、轴旋转等工业控制应用的理想选择。微控制器中灵活的模块化架构可加快针对具体应用的最终产品的研发进程。MAXQ7670具有8路单端/4路差分输入、一个可编程增益差分放大器(1x或16x)以及10位、250ksps ADC。器件将传感器输出转化为数字信号,精确测量实际参数;还可监测电源电压并响应电源失效故障;此外还集成了看门狗定时器,确保系统可靠运行。芯片的数字接口包括CAN 2.0B控制器、SPI?、JTAG和7路通用I/O。器件还提供带有捕获、比较和PWM功能的通用定时器。MAXQ7670包含16位RISC MAXQ微控制器核,内部16个16位寄存器增强了性能。器件能够以高达16MIPS的速率处理数字数据、执行用户程序。此外,MAXQ7670还集成了2KB数据SRAM和6?KB汽车级闪存。

    时间:2009-08-03 关键词: 传感器 差分 系统方案 车身电子

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