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    发布时间: 2020-01-20 20:48首页:主页 > 芯片防盗 > 阅读()

      

    详解基于CAN总线的汽车面容编制—芯片选型与电途想象

      的选型在全部布置联想中至关殷切,是紧张功效竣事的合头元件,并直接合系到外围元器件的布置请求和悉数安放的可完工性。体系功效的坚固性、奏效需要的可靠性以及商场定位苦求和合理的经济性都是在过于清脆,纵然性能精致也会来由价值的原因而丢失市场;编制企图合意推行室台架施行,其价钱也比拟合理,但却不能关意汽车电气筑筑根基手艺条款(QC门禅13一2002)中的振动、坎坷温、耐酸等实习,这同样会使全班人的修筑准备掉失价钱。所以在进行开发准备编制假想时,选择伏贴本体系的MCU是创造筹划告成的重要一步。目前,嵌入式行使技艺在昔日的20年里取得了迅猛的生长,寰宇上很多单片机公司都凭证汽车的特定情景推出了各样各异功能的MCU 。其中在汽车范畴内比拟领先的有Freeseale、Philips,其他们单片机公司如!microchip、atmel、fujitsu、TI、NEC、ST等也相继筑造除了得当汽车工作情状的单片机。本体系MCU抉择FREESCAI石公司的16位单片MC9512H128。Freescafe(飞想卡尔)半导体公司(原MOTOROLA公司半导体产品部)是全国上最大的单片机供应商。其单片机产品的工夫来历可深究到1974年的8位处置器MC6800和自后的MC6801,利用HMOS工艺,功耗高。最早觉察CMOS工艺的单片机是MC14685,厥后觉察了HCMOS(高速CMOS)工艺的单片机MC68HC05,产量粉碎了20亿片,是全国上产量最高的单片机。后来又推出了HCS05和HCLDS两个系列的单片机,于2000年后推出了低功耗、低成本、高功能的8位单片机有Hc08、MCSOS、HCn,其系列品种浩繁、片内资源繁复,操纵规模广泛,真实性高,抗干扰势力强。其他们关连产品见表4一1

      随着电子技能的不断孕育以及人们对产品使用效力仰求的抬高,处置位数更高的单片机也取得了马上的发展,各公司纷繁推出了16位和犯位高成效的单片机。但由于价值,工夫等地位的陶染,还没有普及利用,日常在特定景况和有非常需求的场合中利用。FREESCALE公司的16位单片机产品有HC12系列、512系列、He16系列等[35]。

      本课题在MCU选型策画策动上做了大批责任,经过了如下步伐!最初证据生效必要区分成果模块,然后证据见效模块遴选适当型号的MCU,笔据各MCU的效用进行设备外围电路,末了始末比较各个方案的综关效用、本钱价值、工艺条目后最后确信了以H128为MCU的修造策划,遴选了Freescale公司专门为汽车仪表遐想的16位单片机Megs12H12s(往后简称HiZs)136]。H12s属于16位单片机中512系列中的一种(512系列单片机凭证使用场关的不同分为A、B、C、D、E、F、G、H、L等系列)。选取H128其最紧要的理由即是其片内功劳模块的高集成度完满符合本编制布局框图安插的成绩必要,无需推广任何外围电路即可实行系统收获的完工。H128其外围引脚成就如图4一1所示。

      MC9512H128单片机的收效正值能顺心脸蛋编制的需求,其内中集成的每个奏效模块都在本脸孔中行使到,并有限度接口预留,可能动作见效增添和产品升级行使。H128内部庞大的集成资源、本钱价钱相对低贱,专门针对汽车处境举办效果建设能满足汽车电子耐温、震荡、耐酸等多项实习,使得体例功能稳定,职责信得过。H128单片机在行使和运行上具有以下特色!

      1。低功率耗费!始末编程的措施对输时兴钟实行分频,避开了功耗更大的高频电路,总线MHz晶体。其它,还具有认AIT和STOP模式进一步抬高功耗。它还不妨应用低频率晶体(比方32K)的节能技巧,历程PLL倍频后供MCU运用。步伐可独揽PLL在中意哀求的条目下只管提升时钟速率,自动均衡性能与功耗之间的相合。

      2。兼容性!CPU12完备兼容HCn的源措施,大都指令汇编后天禀同等的目标代码,它的措施设计模型与减少响应的栈房运用顺序与HCll完满类似。其它CPU12增长了不少新的指令。

      3。进步快度!CPU12是16位的管理器,ALU在某些运算中为20位。MCgs12内部所罕见据总线位,外部总线位工作权谋,也不妨推广为8位责任办法,这样可用8位的保管器件构成低本钱的使用体系。尽量挑撰了这种8位的任务技巧,CPU12仍然按16位权术运用,智能总线位摆布,光阴短促凝集CPu。其次,CPU12具有一个相似流水线的指令部队,用于缓冲指令代码。CPU开首践诺任何一条指令时,除了8位使用码除外,至少别的两个字节的主意代码对CPU可见。这意味着看待多半指令来说,劈头履行时,所需代码曾经进入CPU,可在单个周期内完工,而无需守候取指令利用。取指令掌握固定依照16位进行,与指令代码长度无关,于是不乞请代码长度是偶数字节,从而普及了代码效劳。CPU12的指令队伍逻辑和微代码使对齐的和非对齐的指令践诺时间完全一概。

      4。片内集成128KB的闪速存在器(FLASH)和 6KBRAM及ZKB的EZPRoM。频年来,随着闪速保留器在微独揽器片内的使用走向成熟,微控制器的兴办、使用又迎来了一次新的奔腾。FLASH是一种非易失性留存介质,读取它的内容同RAM的读取雷同容易,而对它的写摆布却比EZPROM还要快。同时,在体系掉电后,FLASH中的内容仍能靠得住僵持牢固。FLASH的紧急益处是机合精练、集成密度大、成本低。由于FLASH可能范围擦除,且写入、擦除次数可达数万次以上,从而使创造微主持器不再须要高昂的仿线KB的RAM使得CPU能适应大多数中高档体例的需要。

      5。行使锁相技术抬高了体系的电磁兼容性在以往不运用锁相环的微操纵器应用编制中,晶振电路由于其职责频率比拟高(频频为几兆赫兹至几十兆赫兹)而成为一个很大的扰乱源,这一标题给体例假想、线路板结构带来了许多不便。MCgs12的时钟爆发体系中奇特地行使了锁相工夫,因而可在外接几十千赫的外部晶振景况下,经历软件编程产生几兆的体系时钟,从而提升了对外辐射干扰,提高了编制的牢固性。

      6。隐隐运算指令!HCS12CPU中有卓殊的四条隐隐逻辑指令,捉弄全班人们或许推断隶属度函数、加权或非加权的规定推理以及用于加权平均解隐隐算法的输出求和、权值求和。欺骗这些指令,能够在大意50个字节代码长度内构成一个完善的模糊推理主题,推行时间仅60us(16MHz晶振)。

      7。配景创造模式!简洁的布景设备模式(运用在线仿真器或评估板)使得筑造本钱进一步升高,也使得现场制作和体系跳班变得比拟便当。

      8。硬件断点!假设步调位于ROM中,调试历程需要运用硬件断点逻辑。HCS12或许提供两个平素断点,大要一个搜罗16位所在、16位数据及读写旗子的条款断点。断点管理预备包括在般配地点前搁浅CPU大抵发作软件退缩SWI。双地点断点模式下,通过SWI可感应ROM中的措施作两个软件补丁。

      譬喻在初始化阶段对断点逻辑举行创制,使它在遇到舛讹地点时爆发SWI,SWI服务过程或许挪用调剂在EEPROM中的补丁程序,庖代受损的指令序列,最后跳转到不确指令序列后背延续运行。

      H128集成了杂乱的外围资源除征采闪速存储器FLASH和里面RAM之外,该芯片还集成多种生效模块。其各效力模块诀别与外围电途接口对应,每个成绩模块都对应一个体系功效必要,并与外围电路和元器件相对应,是选型的重要参考名望。紧要集成的劳绩模块!

      H128片内具有可实行的主持器地区蚁集MSCAN(Motorolascalablecontrofler areanetwort)模块,是为16位MCU想象的通用CAN通信模块,它和CAN2。0川2。0B具备兼容,完毕CAN主持器的结果。MSCAN专揽器和唆使机、变速箱等底盘动力传动装配的CAN总线节点相接,完工CAN总线数据的回收与发送任务卿l。H128中有两路CAN总线接口,分别为RXCANO、TXCANO和RXCANI、TXCANI。其中CANO口可定义为CAN通信接口,也可定义为J1850通信接口,CANI除了定义为cAN端口外也可定义为IZc端口。双路CAN接口使得面貌不但举动CAN总线上的一个节点,同样也可以举措一此中继器,竣事破例麇集订交之间的互连。MSCAN模块机关图如。

      2)符合CAN2。OA/B模范!支持轨范帧和施行数据帧,最多8个BYTE的数据长度,支持远程哀告帧,高达IMbps的可编程通信快率;

      5)圆活筑立可屏蔽标识符 (maskableidentifierfilter)的责任方法,能够部署2个32位过滤码(实用于扩展模式)、4个16位过滤码或6个8位过滤码;

      8)MSCAN模块供应了应用容易的自钡叮模式,用户可能在不加任何外围电路的状况下,是CAN的发送和接收两个引脚在芯片内中相连,用户或许编程考试CAN模块的平常利用。MSCAN模块经由引脚CANT和CANR和驱动器连续,在 CAN总线上,CANT输出引脚代表的CAN总线。A/D调动模块

      A/D模块内中可分为三个局限!IP总线接口、更换模式垄断寄存器/寄放器列表、自定义模拟量。IP总线接口负责该模块与总线的贯串,告竣A/D模块和通用I/O的方针。退换模式垄断存放器列表中有专揽该模块的团体寄存器,自定义仿制量用心仿照量到数字量的调换。A/D更调模块没有分频机制,最大更调时钟频率为 ZMHZ,最小调换时钟为5OOKHZ,因而必要是历程分频后的更换悠久频率处于两者之间,可能得不到正确的结果。调动岁月可用以下公式来忖度!

      在一个单片机体系中,MCU除了举办独揽数据传送外,还必要与外围器件实行数据调换。尽量并行接口传输速率比串行接口要快,但其占用了太多的硬件资源,而且连线丰富。所感到了简化系统,当前各厂家推出的芯片中大多都带有串行数据接口。

      SPI(serialperipheralinterfaee)是一种高快高出力的同步串行技巧,这种接口技艺首要用于MCU与外部接口芯片交换数据,这在Freesca1e(原Motorola)单片机中曾经是一个样板模块,也逐渐成为一种财富接口规范。SPI接口常用于主从分布体系,一个榜样的SPI体例包括一个MCU和几个破例的外部修立。SPI利用4条线)串行时钟线 SCLK(SerialCloCk)。SCLK是主机与从机之间数据传输的同步暗记。看待主机来叙,SCLK是时钟输出引脚,而对待从机来叙,SCLK就是时钟输出引脚。

      3)主机输出、从机输入数据线 MOSI(Masterout/slavein)。MOSI是Spl模块的其余一根串行数据线)低电平有效的从机选择线(slaveseleet)。55在主机和从机模式中具有无须的收效。从机模式下,SS是顺次数据传输开端前许可SPI任务的片选旗子;主机模式下,SS能够置位 MODF标帜位,保障一个体系唯有一个SPI举措主机。SPI任务原理如团结个16位的散布式移位存放器,一半在单片机内中,一半在外设中。当SPI责任时,颠末串行时钟线位,从而落成单片机与外设的数据交换。使命事理如图4一3所示!

      PWM(pulsewidthmodulate)即脉宽调制,脉宽调制波是一种可用步伐来独揽波形占空比、周期、相位的波形。H128单片机内里集成了2途PWM输出通途,在精度吁请不高的景况下,PWM模块不妨当作单片机的D/A口模块运用,从而降低体例本钱Isl]。本编制正是诈欺了这一脾性来改造容貌背光灯的明暗度,其意义如图4一4!

      HCs12巩固型依时器和HC12按时器相通,有8个输出比拟瑜入逮捕通途,历程采选n0s寄放器的Iosx位不妨在输出比较和输入搜捕的效果之间切换(见图4一5和图4一6)。

      通常输入通途中带有一个访拿寄放器用来纪录管脚上电平变更时自由计数器的锁存值。在带缓冲的输入搜捕通途中,除了带有追拿寄放器之外,尚有一个坚决存放器,能够在不紧缩的条款下相接纪录两次自由计数器的值。脉冲累加器与定时器中4个带缓冲的通路相接,经由检测反响管脚上的有效边缘来记载脉冲的个数。相邻的两个8位脉冲累加计数器能够联成为一个16位的脉冲计数器,用户可以遴选4个8位粗略2个16位累加计数器。守时器最常见的用法是用于内部按时和外部脉冲计数,脉冲累加器有两种职责模式!锁存手法和队伍手段。

      锁存手段!当模数计数器减为0、向模数计数器写入$仪刃0或写逼迫锁存位ICLA时,脉冲累加计数器将锁存到响应通路的周旋寄放器中,并将累加计数器清零。

      队伍措施!当读取某通道周旋寄存器的值时,反响的脉冲累加器的值将被写入该争持存放器中并将脉冲累加器清零。

      H128内里带有笔段式LCD驱动模块,也许驱动32个前极和4个背极,全数爆发的波形均由片内的充电泵提供,不需接受外部元器件脚l。有4个1/0端口BPO一BP3额外用来驱动背极,其他32个前极驱动引脚为复用端口,从FPO一FP27,PT4一PT7。当LCD驱动模块阻遏时,LCD夸口将被封锁,所有的前极和后极驱动电压都为VDD,梯形电阻组织也将不在和VDD接连,以此来提升功耗。大凡根据必要几许背极驱动来创办LCD输出波形的占空比,可以有三种制造手段!

      当LCD驱动模块使能后,背极引脚就会按照设定好的占空比输出背极波形。背极波形是周期的。

      H128内里集成了6个步用心电机驱动模块,不必在外围电路增进步进电机驱动芯片,是现在为止集成在芯片上驱动步进电机最多的汽车嘴脸芯片之一。其片内有孤单的步进电机电源驱动模块,每途驱动两个步进电机。对应的引脚分别为PUO一PU7,PVO一PV7,PWO一Pw7,始末改革各引脚中的电平坎坷和频率来驱动步进电机按目标和疾度运转。

      HCS12系列毗U具有里面时钟天资模块ICG。,可能不愚弄外部器件就可以为MCU产生结实的时钟源,精度可来到士3。5%。内里时钟爆发器材有可编程的时钟输出,同时也许抉择外部时钟发生器,原委软件可挑撰总线时钟为里面约略外部时钟。HCS12系列MCU还具有实不时钟RTC模块,它不妨供给实经常钟与日历成绩,并具乐岁、月和日自动调节的功用,此外还可产生闹钟退缩、周期性减弱和0。015秒表记时压缩。还可以凭证闰年自动调整日历功效,其我们压缩征求报警萎缩、周期性退缩和一个记时准时器。

      由于51单片机在所有人国的抬高与广博使用,大无数的项目工程师都对51单片机的组织和效用极度熟识。选用51单片机动作MCU,而后增加一个CAN专揽器(如sJA10加)也也许组成一个CAN的节点,即51单片机+CAN控制器的模式。采取这种技巧的特点是其组织精辟易懂,制造费用比拟低贱,大大批门生也可以有条件实行CAN节点的筑设。其罅隙是51单片机没有进程汽车上联系情形功用的实行,看待突发性的境况,会觉察谬误;同时,51单片机的珊口资源相对较少,必要执行万分数量的外围电途,如多通路周D更换芯片,步进电机的驱动芯片,LCD的驱动芯片等等,致使外围电路构造繁杂,工艺难度增长,成效也会相对进步,代价资本也比拟兴奋脚]。也有范围在汽车面貌上利用的芯片如MICR0eHxP的PxC16F946系列PHILIPS的P8X591系列,FUJISTU公司的MB9()F系列的和Tl公司的TMS32OLF系列等,针对本设计的效力须要,也都存在着资源相对亏欠的标题。

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