基于16位控制器的汽車車身電子控制系統(tǒng)解決方案

隨著汽車車身控制應(yīng)用復(fù)雜性的不斷提高，對16位微控制器(MCU)的性能要求也越來越高。以前曾用機械方法控制的門控、座椅調(diào)節(jié)、 車內(nèi)照明和空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)在都改成了電子控制。許多半導體廠商包括摩托羅拉公司所提供的大量專用半導體解決方案使這些新的電子控制應(yīng)用成為可能。這些新的解決方案不僅提供了必要的控制功能，還提供了舊機械系統(tǒng)所不能提供的高級診斷能力。消費者希望新型汽車中的控制系統(tǒng)能及時對車內(nèi)發(fā)生的任何系統(tǒng)工作故障發(fā)出報警信息。

本文主要介紹摩托羅拉公司的MC9S12DP256 16位MCU和若干個外圍IC產(chǎn)品，這些產(chǎn)品專為適應(yīng)汽車系統(tǒng)中常見的惡劣環(huán)境而設(shè)計，此外，還詳細討論這些產(chǎn)品提供的高級診斷功能。

電源系統(tǒng)

電源系統(tǒng)是任何汽車系統(tǒng)設(shè)計中最重要的子系統(tǒng)之一。整體功耗、電池反極保護、汽車跳啟、車輛噪聲和汽車休眠都是必須考慮的因素。如果電源設(shè)計比較糟糕的話，再好的系統(tǒng)也不能正常發(fā)揮作用。摩托羅拉公司提供的智能化電源半導體產(chǎn)品能很好地管理電源子系統(tǒng)的所有方面。

摩托羅拉公司的系統(tǒng)級芯片(SBC)MC33989具有二個電源整流器，專為MCU和外圍器件提供電源。片上還提供1個速度為1兆波特的 CAN接口、4個高壓喚醒輸入端以及系統(tǒng)保護功能。這個智能化的半導體器件可以提供所必須的系統(tǒng)電壓，它內(nèi)部有一個低噪聲的200mA整流器用 來給外圍設(shè)備供電。另外，還有一個控制外部導通晶體管的裝置用來給外圍設(shè)備供電。這個外部導通晶體管允許調(diào)整二次電源，使之滿足每種特殊應(yīng)用所需的功耗極限要求。二次供電電源還能根據(jù)要求切斷所選外圍設(shè)備的供電，并以次達到減低功耗的目的。
輸入電源直接來自車載電池。只需加一個外部二極管就能達到電池極性保護的目的。SBC可在所有過壓條件下完成保護動作。功率 MOSFET工藝技術(shù)的應(yīng)用也使本器件在電池電壓低至4.5V時還能正常工作，當電池電壓低至3V時能輸出電池故障告警信號。該電源系統(tǒng)還有過溫保護功能，溫度到160攝氏度時將進行內(nèi)部熱關(guān)斷處理，溫度在130攝氏度時會輸出告警信號。SBC還能提供低功耗的休眠模式，該模式下系統(tǒng)電流能減至 40uA。

CAN收發(fā)器
除了提供系統(tǒng)電源外，SBC內(nèi)部還集成了一個1兆波特的CAN收發(fā)器。該收發(fā)器具有主控狀態(tài)超時檢測、內(nèi)部熱保護以及CAN+和CAN-輸入 端短路保護等功能。收發(fā)器內(nèi)部還對CAN+和CAN-輸入端進行了跳啟、電池反接以及短接至電能或地的保護。 4個高壓喚醒輸入端使器件具備了強大的喚醒功能。這些喚醒輸入端的最大耐壓能達40V。輸入端的上拉源能在芯片上產(chǎn)生。由于只需 用上拉源就就能隨時檢測開關(guān)輸入的變化，因此能較好地降低功耗。該器件還具有周期喚醒功能。另外，SBC還提供了針對MCU的復(fù)位調(diào)節(jié)與低壓檢測功能。

多開關(guān)檢測接口

由于需要特殊的觸點濕性電流(wetting currents)和電路故障檢測功能，汽車電子設(shè)備需要高復(fù)雜度的輸入傳感電路來檢測開關(guān)狀態(tài)。摩托羅拉公司的多開關(guān)檢測接口(MSDI)器件MC33993正是為此而設(shè)計的。
需要大量開關(guān)接口的系統(tǒng)具有許多分立元件，而這些分立元件會占用標準印刷線路板上的大量空間，并且必須進行焊點連接完整性檢測。而集成化方案能減少焊點數(shù)量，占用的空間也少，并能提供更寬的工作電壓，因此具有更大的靈活性。MSDI器件執(zhí)行的是開關(guān)檢測功 能，最多能檢測22個開關(guān)觸點的開閉狀態(tài)，這些檢測到的開閉狀態(tài)再通過一條高速串行鏈路傳給MCU。在輸入端只需加一個合適的靜電放電 電容就能實現(xiàn)對瞬間干擾的保護。同樣，所有輸入端都具備電池反接、跳啟和負載拆卸保護功能。