汽車(chē)電子設計中的Worst Case理論計算及應用實(shí)例

　　4.1 傳統單片機內部參考時(shí)鐘的校準

　　不同芯片的校準機制可能有所不同。以S08D為例，其時(shí)鐘系統為MCG模塊，內部參考時(shí)鐘的校準步長(cháng)為0.2%，校準寄存器為8位，于是可校準的范圍就是 (255/2) * 0.2% = +/-25%。為了消除芯片個(gè)體之間的差異，每一顆S08D出廠(chǎng)前都作了校準，校準數據保存在用戶(hù)可訪(fǎng)問(wèn)的flash中^[2-3]。上電初始化后，用戶(hù)可以通過(guò)應用程序讀出工廠(chǎng)校準值，寫(xiě)入特定寄存器，即完成了校準。

　　值得一提的是，因為半導體原廠(chǎng)對芯片的校準工作是在測試臺上完成，考慮到測試臺和實(shí)際應用的電路板、線(xiàn)束等電氣特性不同，內部參考時(shí)鐘的輸出也可能有所差異，所以針對精度要求苛刻的應用，我們建議客戶(hù)在批量生產(chǎn)過(guò)程中在自己的PCB上重新校準。

　　4.2 S12ZVM內部參考時(shí)鐘的校準

　　類(lèi)似的，每一顆S12ZVM出廠(chǎng)前都作了校準，校準數據保存在用戶(hù)不可見(jiàn)的flash中。比S08D更為方便的是，上電后單片機會(huì )自動(dòng)讀取該數據并將其寫(xiě)入相關(guān)寄存器。

　　同樣，用戶(hù)也可以在自己的電路板上重新作校準，上電初始化之后，用戶(hù)可以通過(guò)應用程序將新的校準數據寫(xiě)入相關(guān)寄存器。這里寫(xiě)入新數據只會(huì )覆蓋寄存器中的數據，并不影響flash內保存的工廠(chǎng)數據。S12ZVM為用戶(hù)提供了內部參考時(shí)鐘的校準寄存器，包括4位粗調(步長(cháng)6%)和6位微調(步長(cháng)0.3%)，故精度為0.15%。請注意校準數值與頻率的變化往往不是理想的線(xiàn)性關(guān)系，可能需要重復多次以獲得最佳的效果。

　　校準后，輸出頻率典型值為1MHz，在全工作溫度范圍內偏差不超過(guò)1.45%，滿(mǎn)足LIN規范對從結點(diǎn)的要求。當S12ZVM用作LIN主結點(diǎn)時(shí)，須使用外部晶體以滿(mǎn)足規范。

　　4.3 產(chǎn)線(xiàn)上對單片機內部參考時(shí)鐘的校準

　　如圖4所示，我們可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，在單片機上電后以?xún)炔繀⒖紩r(shí)鐘為基準，輸出一個(gè)方波(比如8MHz或16MHz)到外部測試設備，由測試設備測量其頻率并與理論值比較。當測量結果與期望偏差過(guò)大時(shí)，我們就需要重新標定校準數據。

　　5 結論

　　Worst Case計算基于對電路模型極端情況的理論分析，可以幫助我們在PCB的實(shí)際測試驗證之前，了解應用電路的可靠性，既有助于縮短設計周期，也最大程度地節省了試驗成本。

　　參考文獻：
　　[1] MC9S12ZVM Family Reference Manual, available at freescale.com
　　[2] AN2496 Calibrating the MC9S08GB/GT Internal Clock Generator (ICG)
　　[3] AN3570 Temperature Compensation Using the On-Chip Temperature Sensor
　　[4] AN3756 Using and Synchronizing the S08's Internal Clock for LIN Slave