基于單片機(jī)MC9S12XS128的汽車BCM的設(shè)計(jì)

　　Freescale的S12系列16位MCU在車身控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，用于車身控制器BCM、門鎖模塊、RKE接收器、智能執(zhí)行器、燈光模塊等車身ECU中。在某整車廠開發(fā)的BCM中，采用MC9S12XS128做為中央處理器，實(shí)現(xiàn)了車身控制的大部分功能，包括門鎖控制、燈光控制、雨刷控制、車窗控制和防盜報(bào)警，還實(shí)現(xiàn)了CAN/LIN網(wǎng)關(guān)功能，通過(guò)CAN總線接收車速和碰撞信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)安全駕駛和緊急操作，通過(guò)LIN總線接收來(lái)自雨量傳感器的信號(hào)，控制雨刷的快速、慢速或間歇操作。下面從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)方面介紹MC9S12XS128在BCM中的應(yīng)用。

　　1 硬件設(shè)計(jì)

　　1.1 MC9S12XS128簡(jiǎn)介

　　MC9S12XS128是一款針對(duì)汽車電子市場(chǎng)的高性能16位單片機(jī)，具有速度快、功能強(qiáng)、成本低、功耗低等特點(diǎn)。其芯片資源及特性如下：

　　1)總線速度高達(dá)40 MHz;

　　2)128 KB程序Flash和8 KB DataFlash，用于實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，均帶有錯(cuò)誤校正碼(ECC);

　　3)可配置8位、10位或12位ADC，3μs的轉(zhuǎn)換時(shí)間;

　　4)內(nèi)嵌MSCAN模塊用于CAN節(jié)點(diǎn)應(yīng)用，內(nèi)嵌支持LIN協(xié)議的增強(qiáng)型SCI模塊及SPI模塊;

　　5)4通道16位計(jì)數(shù)器;

　　6)出色的低功耗特性，帶有中斷喚醒功能的10，實(shí)現(xiàn)喚醒休眠系統(tǒng)的功能;

　　7)8通道PWM，易于實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制。

　　1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　基于S12XS128實(shí)現(xiàn)的BCM硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。由圖可見(jiàn)，BCM硬件電路包括開關(guān)信號(hào)檢測(cè)、CAN/LIN通訊、負(fù)載控制及監(jiān)控幾部分。其中開關(guān)信號(hào)檢測(cè)通過(guò)多路開關(guān)檢測(cè)芯片MC33993實(shí)現(xiàn)，LIN通訊通過(guò)UART模塊和LIN總線物理層收發(fā)器TJA1021共同實(shí)現(xiàn)，CAN通訊通過(guò)CAN模塊和CAN總線物理層收發(fā)器TJA1055共同實(shí)現(xiàn)，負(fù)載控制通過(guò)智能功率器件實(shí)現(xiàn)，智能功率器件除了實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的功率驅(qū)動(dòng)，還可以提供鏡像工作電流，這樣通過(guò)對(duì)其鏡像工作電流取樣ADC轉(zhuǎn)換便可以監(jiān)測(cè)負(fù)載的工作狀況。

　　
圖1 基于S12XS128實(shí)現(xiàn)的BCM硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　1.3 開關(guān)信號(hào)檢測(cè)

　　在BCM的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中，由開關(guān)狀態(tài)及其狀態(tài)變化觸發(fā)對(duì)控制負(fù)載的控制是最常見(jiàn)也是最重要的一種控制方式，由于開關(guān)信號(hào)繁多，而且BCM的控制負(fù)載多采用10的方式進(jìn)行控制，這樣在XS128的IO引腳有限的情況下，怎樣完成對(duì)多個(gè)開關(guān)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)成為設(shè)計(jì)中的一大挑戰(zhàn)。同時(shí)對(duì)于電池供電的汽車電子應(yīng)用而言，BCM本身有低功耗的需求，當(dāng)滿足低功耗條件時(shí)，進(jìn)入低功耗模式，系統(tǒng)關(guān)斷不必要的模塊，降低功耗;當(dāng)若干特定開關(guān)的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)需要啟動(dòng)相關(guān)模塊，進(jìn)入正常工作模式，這樣不僅要實(shí)現(xiàn)正常工作模式下的開關(guān)狀態(tài)采集及其狀態(tài)變化的捕捉，還需要實(shí)現(xiàn)低功耗模式下的喚醒功能。

　　對(duì)部分開關(guān)信號(hào)采用分立的方式進(jìn)行采集，其余則采用Freescale可編程多路開關(guān)檢測(cè)接口芯片MC33993實(shí)現(xiàn)，其硬件電路如圖2所示。