實現(xiàn)車身控制應用的低成本設計

目前，汽車車身電子系統(tǒng)正在大量采用電子技術，其目標是提高汽車的安全性、可靠性和舒適性。從今年全球的幾大車展可以發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的改進版車型都在其安全性能方面大做文章。汽車行業(yè)專家認為，電子控制的安全系統(tǒng)和智能駕駛系統(tǒng)將成為“汽車工業(yè)的又一次革命”。為此，業(yè)界知名的MCU廠商都在開發(fā)低功耗、高性能、多功能的16位MCU，以滿足不斷增加的市場需求。

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

1 廣泛兼容性面向更多應用

汽車電子客戶一直在尋找能在降低開發(fā)成本并縮短開發(fā)時間的同時，保持軟硬件在相應應用和平臺中重復使用的方法。S12XS系列的推出為客戶提供了一整套可兼容的低成本16位產品，使客戶能夠更加靈活地進行車身電子設計。

飛思卡爾的S12 系列MCU是汽車市場中應用最廣泛的16位體系結構?；赟12的器件年出貨量已超過1億顆?？蓴U展的S12系列為開發(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位微控制器進一步提升了HCS12系列的功能，是車身控制和網關應用的理想選擇。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(jié)省用戶的投資。S12XS系列是專門為各種成本敏感的汽車車身電子應用開發(fā)的16位MCU，可以滿足客戶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?？蛻艨梢造`活選擇不同容量的存儲器、封裝和價位，以滿足其具體應用的需求。

作為S12X系列的擴展產品，S12XS系列對不久前推出的高性能S12XE系列產品進行了進一步的經濟性和兼容性擴展，拓寬了整個S12X產品系列，可以為客戶提供更低成本和更小封裝的產品。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變化迅速做出反應并降低遷移成本。事實上，全部S12和S12X系列產品都具有在整個汽車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。

在應用開發(fā)過程中，客戶可以利用S12XE系列作S12XS系列的開發(fā)平臺。設計人員在開發(fā)針對S12XS系列產品的應用時，可使用S12XE系列產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系列器件編寫的代碼能夠不經修改地運行于MC9S12XS系列器件上。

2 高性價比的廣泛選擇

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，并改進了中斷處理能力。S12X增加了一個并行處理的XGATE模塊。該模塊是一個智能的、可編程的直接內存存取(DMA)模塊，可以進行中斷處理、通信和數據預處理，并為其他任務釋放一部分CPU空間，從而提高性能。

S12XS系列是對高性能的S12XE MCU系列經濟有效的補充，與S12XE系列相比，S12XS在以下幾個方面進行了精簡。在外設方面，減少了外設裝置。在內存映射方面，S12XS系列器件沒有仿真EEPROM(EEE)，RAM、數據閃存比同類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)，轉換時間達3毫秒;

(5) 支持控制局域網絡(CAN)、局域互聯(lián)網絡(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(guī)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 快速開發(fā)智能而高效的應用

車身電子系統(tǒng)主要包括：防抱死滑剎車、車身穩(wěn)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(jié)、車門控制等。這些應用系統(tǒng)通常以低數據率進行數據傳輸，同時需要大電流驅動模塊驅動馬達和執(zhí)行機構。隨著汽車車身控制應用復雜性的不斷提高，對16位微控制器(MCU)的性能要求也越來越高。

利用S12XS系列MCU可以開發(fā)各種先進的應用功能，例如，具有智能巡航控制功能的防撞系統(tǒng)，當汽車在行駛過程中與其他車輛距離過近或偏離到另一車道時，系統(tǒng)會自動報警;如果兩車即將發(fā)生相撞，系統(tǒng)會自動剎車。還可以開發(fā)在即將發(fā)生撞車事故時自動剎車、關上車窗、拉下遮陽板、拉緊安全帶、將座位調整到最安全位置的應用。上述車身電子系統(tǒng)都可以利用S12XS系列以更低的成本和兼容的開發(fā)平臺實現(xiàn)，以滿足未來增加汽車功能和安全性的需求。

S12XS系列帶有一套專為汽車車身和乘客舒適度應用而優(yōu)化的改進型片上外設、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、方向盤控制器和遮陽板。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(zhí)行器、傳感器模塊和柱式集成模塊等。

4 先進的開發(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。開發(fā)軟件、評估板和相關文檔現(xiàn)已開始提供。S12XS可以使用經濟有效的USB HCS08/HCS12 BDM Multilink(USBMultilinkBDM)在線仿真器、調試器和燒寫器進行開發(fā)，圖1是其產品圖片。該工具的功能包括：利用HCS08或 HCS12 BDM接口進行實時在線調試、快速在線閃存編程、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的軟件開發(fā)工具是 IDE(集成開發(fā)環(huán)境)FreeMASTER實時控制和調試工具。它是一個具有直覺導航功能的先進工具，可用于任何應用程序的開發(fā)，有助于實現(xiàn)運行于個人電腦的簡單圖形環(huán)境的遠程應用控制。它還可以提供以文本和圖形實時觀察應用變化的能力。不論客戶的設計是針對汽車、工業(yè)，還是消費應用， FreeMASTER都可以為客戶提供所需的實時系統(tǒng)監(jiān)控和利用個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。它可以用于實時調試、診斷，以及演示、銷售和教育目的。

此外，客戶可以利用功能豐富的DEMO9S12XEP100演示板對MCU進行評估，有助于在MCU閃存內對應用進行下載和調試。與演示板共同使用的 EVB9S12XEP100評估板是一個用來評估客戶應用軟硬件的多功能評估系統(tǒng),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單的內置電路，有助于加快開發(fā)進程。演示板和評估板的代碼編寫、下載和評估都非常簡單。

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