基于S12ZVL的AFS執行控制器設計

　　摘要：本文針對汽車(chē)前大燈隨動(dòng)轉向系統控制，提出基于飛思卡爾S12ZVL的混合集成芯片解決方案。本文詳細描述汽車(chē)前大燈隨動(dòng)轉向系統的軟硬件設計框圖，同時(shí)介紹基于飛思卡爾的LIN驅動(dòng)包的控制器LIN通訊實(shí)現。

　　引 言

　　汽車(chē)前照燈是汽車(chē)上重要的安全部件。當前大部分車(chē)頭燈的照射角度是固定的，當汽車(chē)在彎道上行駛時(shí)，由于光束不能偏轉，光照視野不能滿(mǎn)足駕駛要求。所以當在夜間行駛轉彎的時(shí)候，會(huì )因為行駛角度問(wèn)題出現一定的“盲區”，這會(huì )在一定程度上影響行車(chē)的安全。在照明光線(xiàn)固定的情況下，這個(gè)盲區是不可避免的，所以“AFS燈光隨動(dòng)轉向系統”就應運而生了。它能根據汽車(chē)的轉向信號以及車(chē)速信號等，自動(dòng)調節車(chē)燈光束的方向，確保車(chē)輛在轉彎時(shí)無(wú)延遲的對準即將進(jìn)入駕駛員視野的路面，為駕駛員提供最優(yōu)的照明效果，確保夜間轉彎行車(chē)的安全，提高了汽車(chē)的主動(dòng)安全性。

　　如圖1所示，AFS 系統以車(chē)輛在轉彎時(shí)方向盤(pán)的轉角以及汽車(chē)瞬時(shí)車(chē)速作為控制參數輸入，根據設計的控制算法得到與車(chē)速和方向盤(pán)轉角相適應的車(chē)燈轉角，并以之作為目標角度來(lái)對汽車(chē)前大燈進(jìn)行隨動(dòng)調節。同時(shí)通過(guò)計算車(chē)身前后橋傳感器信號，自動(dòng)調節大燈高度位置，以適應不同道路坡度的照明需求。本文提出了基于S12ZVL的AFS執行控制器設計，從而實(shí)現與AFS主控模塊之間的LIN通信，并驅動(dòng)步進(jìn)電機轉動(dòng)HID燈。

　　1 S12ZVL特點(diǎn)

　　S12ZVL系列是S12 MagniV混合信號微控制器組合的一部分，提供智能、優(yōu)化集成的高電壓組件。此新系列基于LL18UHV技術(shù)，可在單一芯片上結合高度可靠的180nm工藝的非易失性存儲器和高電壓模擬組件，這些高電壓模擬組件能夠承受負載突降時(shí)汽車(chē)環(huán)境的嚴苛要求。S12ZVL產(chǎn)品系統集成了一個(gè)LIN物理層、受ESD保護的12V輸入引腳(能夠進(jìn)行ADC測量)以及在3.5V至40V之間操作的汽車(chē)穩壓器(為霍爾傳感器或RGB LED等片上和片外功能提供穩定的電源)。S12ZVL系列包括可擴展和引腳兼容的MCU，提供廣泛的內存和封裝選件。它重新利用最新推出的S12Z內核、IP和工具，輕松從現有的S12 16位產(chǎn)品進(jìn)行遷移。此外，S12ZVL MCU集成了一些主要特性，包括所有內存(閃存、EEPROM和RAM)上的ECC功能和精確到1.3%的片上振蕩器，這可消除外部晶體振蕩器或共振器對LIN通信的要求。

　　同時(shí)S12ZVL系列包括屬于飛思卡爾Safe Assure功能安全保障計劃的第一款16位MCU，旨在符合ISO 26262(ASIL A)要求的功能安全標準。

　　2 AFS執行控制器設計

　　AFS 執行機構是由一系列的電機和光學(xué)機構組成。一般有投射式前照燈，對前照燈垂直角度進(jìn)行調整的調高電機，對前照燈水平角度進(jìn)行調整的旋轉電機，對基本光型進(jìn)行調整的可移動(dòng)光柵，此外還有一些附加燈，如角燈等等。

　　如圖2所示，電控單元 LCM 通過(guò) CAN 總線(xiàn)從方向盤(pán)角度、車(chē)速、車(chē)身高度位移傳感器分別取得轉向輪旋轉角度、車(chē)體速度和車(chē)身傾斜度的精確信息。角度和速度信息通過(guò)LCM模塊精確計算后產(chǎn)生輸出信號，通過(guò)LIN總線(xiàn)通訊分別控制左右兩個(gè)執行機構，來(lái)控制旋轉電機對前照燈進(jìn)行水平旋轉，傾斜度信息控制調高電機對前照燈進(jìn)行垂直旋轉。