汽車電子設(shè)計(jì)中的Worst Case理論計(jì)算及應(yīng)用實(shí)例

　　4.1 傳統(tǒng)單片機(jī)內(nèi)部參考時(shí)鐘的校準(zhǔn)

　　不同芯片的校準(zhǔn)機(jī)制可能有所不同。以S08D為例，其時(shí)鐘系統(tǒng)為MCG模塊，內(nèi)部參考時(shí)鐘的校準(zhǔn)步長(zhǎng)為0.2%，校準(zhǔn)寄存器為8位，于是可校準(zhǔn)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出廠前都作了校準(zhǔn)，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)保存在用戶可訪問的flash中^[2-3]。上電初始化后，用戶可以通過應(yīng)用程序讀出工廠校準(zhǔn)值，寫入特定寄存器，即完成了校準(zhǔn)。

　　值得一提的是，因?yàn)榘雽?dǎo)體原廠對(duì)芯片的校準(zhǔn)工作是在測(cè)試臺(tái)上完成，考慮到測(cè)試臺(tái)和實(shí)際應(yīng)用的電路板、線束等電氣特性不同，內(nèi)部參考時(shí)鐘的輸出也可能有所差異，所以針對(duì)精度要求苛刻的應(yīng)用，我們建議客戶在批量生產(chǎn)過程中在自己的PCB上重新校準(zhǔn)。

　　4.2 S12ZVM內(nèi)部參考時(shí)鐘的校準(zhǔn)

　　類似的，每一顆S12ZVM出廠前都作了校準(zhǔn)，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)保存在用戶不可見的flash中。比S08D更為方便的是，上電后單片機(jī)會(huì)自動(dòng)讀取該數(shù)據(jù)并將其寫入相關(guān)寄存器。

　　同樣，用戶也可以在自己的電路板上重新作校準(zhǔn)，上電初始化之后，用戶可以通過應(yīng)用程序?qū)⑿碌男?zhǔn)數(shù)據(jù)寫入相關(guān)寄存器。這里寫入新數(shù)據(jù)只會(huì)覆蓋寄存器中的數(shù)據(jù)，并不影響flash內(nèi)保存的工廠數(shù)據(jù)。S12ZVM為用戶提供了內(nèi)部參考時(shí)鐘的校準(zhǔn)寄存器，包括4位粗調(diào)(步長(zhǎng)6%)和6位微調(diào)(步長(zhǎng)0.3%)，故精度為0.15%。請(qǐng)注意校準(zhǔn)數(shù)值與頻率的變化往往不是理想的線性關(guān)系，可能需要重復(fù)多次以獲得最佳的效果。

　　校準(zhǔn)后，輸出頻率典型值為1MHz，在全工作溫度范圍內(nèi)偏差不超過1.45%，滿足LIN規(guī)范對(duì)從結(jié)點(diǎn)的要求。當(dāng)S12ZVM用作LIN主結(jié)點(diǎn)時(shí)，須使用外部晶體以滿足規(guī)范。

　　4.3 產(chǎn)線上對(duì)單片機(jī)內(nèi)部參考時(shí)鐘的校準(zhǔn)

　　如圖4所示，我們可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，在單片機(jī)上電后以內(nèi)部參考時(shí)鐘為基準(zhǔn)，輸出一個(gè)方波(比如8MHz或16MHz)到外部測(cè)試設(shè)備，由測(cè)試設(shè)備測(cè)量其頻率并與理論值比較。當(dāng)測(cè)量結(jié)果與期望偏差過大時(shí)，我們就需要重新標(biāo)定校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

　　5 結(jié)論

　　Worst Case計(jì)算基于對(duì)電路模型極端情況的理論分析，可以幫助我們?cè)赑CB的實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證之前，了解應(yīng)用電路的可靠性，既有助于縮短設(shè)計(jì)周期，也最大程度地節(jié)省了試驗(yàn)成本。

　　參考文獻(xiàn)：
　　[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