實(shí)現車(chē)身控制應用的低成本設計

目前，汽車(chē)車(chē)身電子系統正在大量采用電子技術(shù)，其目標是提高汽車(chē)的安全性、可靠性和舒適性。從今年全球的幾大車(chē)展可以發(fā)現，幾乎所有的改進(jìn)版車(chē)型都在其安全性能方面大做文章。汽車(chē)行業(yè)專(zhuān)家認為，電子控制的安全系統和智能駕駛系統將成為“汽車(chē)工業(yè)的又一次革命”。為此，業(yè)界知名的MCU廠(chǎng)商都在開(kāi)發(fā)低功耗、高性能、多功能的16位MCU，以滿(mǎn)足不斷增加的市場(chǎng)需求。

本文介紹飛思卡爾半導體新近推出的專(zhuān)門(mén)為成本敏感的汽車(chē)車(chē)身電子應用而優(yōu)化的16位MCU系列MC9S12XS(S12XS)，其優(yōu)異的兼容性和開(kāi)發(fā)方面的靈活性非常適合剛剛起步的中國汽車(chē)工業(yè)市場(chǎng)。

1 廣泛兼容性面向更多應用

汽車(chē)電子客戶(hù)一直在尋找能在降低開(kāi)發(fā)成本并縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間的同時(shí)，保持軟硬件在相應應用和平臺中重復使用的方法。S12XS系列的推出為客戶(hù)提供了一整套可兼容的低成本16位產(chǎn)品，使客戶(hù)能夠更加靈活地進(jìn)行車(chē)身電子設計。

飛思卡爾的S12 系列MCU是汽車(chē)市場(chǎng)中應用最廣泛的16位體系結構?；赟12的器件年出貨量已超過(guò)1億顆?？蓴U展的S12系列為開(kāi)發(fā)人員提供多種選擇，其片上閃存容量可從32KB擴展到1MB，并能輕松轉移到更高性能的S12X器件。

S12X系列16位微控制器進(jìn)一步提升了HCS12系列的功能，是車(chē)身控制和網(wǎng)關(guān)應用的理想選擇。S12X系列保留了HCS12的16位效率，建立了一條高效的遷移路徑，有助于節省用戶(hù)的投資。S12XS系列是專(zhuān)門(mén)為各種成本敏感的汽車(chē)車(chē)身電子應用開(kāi)發(fā)的16位MCU，可以滿(mǎn)足客戶(hù)對設計靈活性和平臺兼容性的需求。該系列器件包括6種型號，閃存從64KB至256KB，封裝從48引腳到112引腳不等?？蛻?hù)可以靈活選擇不同容量的存儲器、封裝和價(jià)位，以滿(mǎn)足其具體應用的需求。

作為S12X系列的擴展產(chǎn)品，S12XS系列對不久前推出的高性能S12XE系列產(chǎn)品進(jìn)行了進(jìn)一步的經(jīng)濟性和兼容性擴展，拓寬了整個(gè)S12X產(chǎn)品系列，可以為客戶(hù)提供更低成本和更小封裝的產(chǎn)品。S12XS和S12XE系列都配有補充存儲器、外設和多種封裝。如果在開(kāi)發(fā)期內應用需求發(fā)生了變化，S12XS 系列的靈活性可以幫助設計人員根據市場(chǎng)變化迅速做出反應并降低遷移成本。事實(shí)上，全部S12和S12X系列產(chǎn)品都具有在整個(gè)汽車(chē)電子平臺上的可擴展性，其軟硬件都可以重復使用和相互兼容。

在應用開(kāi)發(fā)過(guò)程中，客戶(hù)可以利用S12XE系列作S12XS系列的開(kāi)發(fā)平臺。設計人員在開(kāi)發(fā)針對S12XS系列產(chǎn)品的應用時(shí)，可使用S12XE系列產(chǎn)品作為仿真工具以保持兼容性。這有利于減少限制條件，為MC9S12XE系列器件編寫(xiě)的代碼能夠不經(jīng)修改地運行于MC9S12XS系列器件上。

2 高性?xún)r(jià)比的廣泛選擇

S12X系列的性能達到了HCS12微控制器的五倍，采用了增強內核和增強外設，既提高了總線(xiàn)速度(最高可達40MHz，而HCS12只能達到 25MHz)，又具備了完整的CAN功能，并改進(jìn)了中斷處理能力。S12X增加了一個(gè)并行處理的XGATE模塊。該模塊是一個(gè)智能的、可編程的直接內存存取(DMA)模塊，可以進(jìn)行中斷處理、通信和數據預處理，并為其他任務(wù)釋放一部分CPU空間，從而提高性能。

S12XS系列是對高性能的S12XE MCU系列經(jīng)濟有效的補充，與S12XE系列相比，S12XS在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了精簡(jiǎn)。在外設方面，減少了外設裝置。在內存映射方面，S12XS系列器件沒(méi)有仿真EEPROM(EEE)，RAM、數據閃存比同類(lèi)S12XE系列器件更小;這些模塊的映射是向上兼容的。在閃存方面，S12XS系列的閃存為 64KB～256KB;而S12XE系列的閃存則為128KB～1MB。

S12XS系列的主要功能包括：

(1) 32MHz核心和總線(xiàn)速度;

(2) 64KB、128KB和256KB閃存選項，均具備糾錯碼(ECC);

(3) 帶有ECC的4KB～8KB數據閃存，可用于數據和程序存儲;

(4)選擇可配置的8、10或12位模數轉換器(ADC)，轉換時(shí)間達3毫秒;

(5) 支持控制局域網(wǎng)絡(luò )(CAN)、局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )(LIN)和串行外設接口(SPI)協(xié)議;

(6) 帶有16位計數器的8信道計時(shí)器;

(7) 卓越的EMC/運行和停止電流性能;

(8)小管腳的多種封裝規格：

D48QFN，7mm×7mm×1mm，0.5mm間距;

D64QFP，10mm×10mm×1.4 mm，0.5mm間距;

D80QFP，14mmx14mm×2.2mm，0.65mm間距;

D112LQFP，20mm×20mm×1.4mm，0.65mm間距;

(9) 使用S12X系列提供的大量支持工具。

3 快速開(kāi)發(fā)智能而高效的應用

車(chē)身電子系統主要包括：防抱死滑剎車(chē)、車(chē)身穩定控制、安全氣囊、防撞報警、防盜、后視鏡記憶、空調、中控鎖、座椅位置調節、車(chē)門(mén)控制等。這些應用系統通常以低數據率進(jìn)行數據傳輸，同時(shí)需要大電流驅動(dòng)模塊驅動(dòng)馬達和執行機構。隨著(zhù)汽車(chē)車(chē)身控制應用復雜性的不斷提高，對16位微控制器(MCU)的性能要求也越來(lái)越高。

利用S12XS系列MCU可以開(kāi)發(fā)各種先進(jìn)的應用功能，例如，具有智能巡航控制功能的防撞系統，當汽車(chē)在行駛過(guò)程中與其他車(chē)輛距離過(guò)近或偏離到另一車(chē)道時(shí)，系統會(huì )自動(dòng)報警;如果兩車(chē)即將發(fā)生相撞，系統會(huì )自動(dòng)剎車(chē)。還可以開(kāi)發(fā)在即將發(fā)生撞車(chē)事故時(shí)自動(dòng)剎車(chē)、關(guān)上車(chē)窗、拉下遮陽(yáng)板、拉緊安全帶、將座位調整到最安全位置的應用。上述車(chē)身電子系統都可以利用S12XS系列以更低的成本和兼容的開(kāi)發(fā)平臺實(shí)現，以滿(mǎn)足未來(lái)增加汽車(chē)功能和安全性的需求。

S12XS系列帶有一套專(zhuān)為汽車(chē)車(chē)身和乘客舒適度應用而優(yōu)化的改進(jìn)型片上外設、存儲器和封裝選項，可應用于座位控制器、暖通空調(HVAC)控制模塊、方向盤(pán)控制器和遮陽(yáng)板。采用QFN封裝(7mm×7mm)的小型器件非常適用于空間有限的應用，如小型執行器、傳感器模塊和柱式集成模塊等。

4 先進(jìn)的開(kāi)發(fā)工具和演示板

飛思卡爾于2007年第1季度提供S12XS系列器件的樣品。開(kāi)發(fā)軟件、評估板和相關(guān)文檔現已開(kāi)始提供。S12XS可以使用經(jīng)濟有效的USB HCS08/HCS12 BDM Multilink(USBMultilinkBDM)在線(xiàn)仿真器、調試器和燒寫(xiě)器進(jìn)行開(kāi)發(fā)，圖1是其產(chǎn)品圖片。該工具的功能包括：利用HCS08或 HCS12 BDM接口進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)調試、快速在線(xiàn)閃存編程、USB-BDM接口，小巧的尺寸(大約3英寸×2英寸×3/4英寸)支持1.8V～5.5V HCS08和HCS12。

S12XS的軟件開(kāi)發(fā)工具是 IDE(集成開(kāi)發(fā)環(huán)境)FreeMASTER實(shí)時(shí)控制和調試工具。它是一個(gè)具有直覺(jué)導航功能的先進(jìn)工具，可用于任何應用程序的開(kāi)發(fā)，有助于實(shí)現運行于個(gè)人電腦的簡(jiǎn)單圖形環(huán)境的遠程應用控制。它還可以提供以文本和圖形實(shí)時(shí)觀(guān)察應用變化的能力。不論客戶(hù)的設計是針對汽車(chē)、工業(yè)，還是消費應用， FreeMASTER都可以為客戶(hù)提供所需的實(shí)時(shí)系統監控和利用個(gè)人電腦控制嵌入式應用的能力。設計人員可以利用多功能性，將FreeMASTER用于各種算法和應用。它可以用于實(shí)時(shí)調試、診斷，以及演示、銷(xiāo)售和教育目的。

此外，客戶(hù)可以利用功能豐富的DEMO9S12XEP100演示板對MCU進(jìn)行評估，有助于在MCU閃存內對應用進(jìn)行下載和調試。與演示板共同使用的 EVB9S12XEP100評估板是一個(gè)用來(lái)評估客戶(hù)應用軟硬件的多功能評估系統,如圖2所示。利用CodeWarriorTM和Freescale USB-BDM接口，該評估板可提供一整套更為簡(jiǎn)單的內置電路，有助于加快開(kāi)發(fā)進(jìn)程。演示板和評估板的代碼編寫(xiě)、下載和評估都非常簡(jiǎn)單。

綜上所述，飛思卡爾的每個(gè)MCU系列中都有許多不同的價(jià)格、性能、外設和封裝選項，可為汽車(chē)客戶(hù)提供覆蓋8、16和32位體系結構的多種選擇。在每個(gè)產(chǎn)品系列和體系結構中，客戶(hù)可以選擇價(jià)格適中且適合其應用需求的理想器件，并通過(guò)輕松移植實(shí)現更高的性能和更先進(jìn)的功能。此外，他們還可以利用通用的硬件和軟件工具，以降低開(kāi)發(fā)成本并加快上市速度。