飞思卡尔单片机在汽车电子中的应用
飞思卡尔面向汽车信息娱乐市场升级高品质车用i.MX应用处理器
的 解 决 方 案 ，以实 现 驾 驶 员 所 需 的 别 。此 外 ，ＭＸ １ ｉ ３ 芯片 利 用 Ｕ Ｂ技 术 干 涉 。ｉ ３ 处 理 器 以非 常低 的 功 ． Ｓ ． ＭＸ １
特性 ， 免 如： 提 电 话 操
作 、 音 识 语
率 运 行 ， 大 程 度 降低 了 仪表 板 中 最 的热量聚积 。 ｉｕ ｐｉ 司 汽 车 电子 首席 分 析 Ｓ ｐ ｌ公 师 Ｒｃ ａｄ Ｒ ｂ ｓ ｎ表 示 ：“ 思 卡 ｉ ｒ ｏ ｉ ｏ ｈ ｎ 飞 尔汽 车 级 ｉ ３ 应用 处 理器 的推 出 ， ． １ ＭＸ 为 当今 汽车 驾 驶 员 带 来 了新 水 平 的 通 信 和 娱 乐 功 能 。凭借 卓 越 的 专 业
世界电子元器件 ２ ０ ． ｅ ．ｃ ｎｃ ｍ ０ ８２ ｇ ｃ ｅ ｃ ．ｏ
维普资讯
其 广 操作 系统包括 Ｍｉｏ ｏ Ａ ｔ、ｉ ｘ Ｓ 多种 移动无 线产 品， 设计 宗 旨是低 耗 提 供 高 功 率 性 能 ， 泛 的集 成 减 ｃ ｓｆ ｕｏＬ ｕ Ｏ 、 ｒ ｔ ｎ ＱＮ ｅ ｔ ｏ以及 其 他领 先 的 ＸＮ ｕ ｉ ｒ ｎ 。 功 耗 、 升产 品性 能 以及 大 幅度缩 短 少 了设 计 时 间 。飞 思 卡 尔 为设 计 工 提 它融合 了先进 的低 功耗 技 程师 提 供 各 种 ｉ ． ＭＸ处 理 器选 择 ， ： 如 ＱＮ Ｘ软 件 系 统 公 司 营 销 副 总 裁 设计 时间 。 Ｄ ｖ ｕｌ 表 示 ： 我 们 高 度 重 视 与 术 ， 且针对 汽车 行业进 行 了增强 的 面 向价 格 敏 感应 用 的 ｉ Ｓ 面 向中 ａ ｅＣ ｒ ｙ ｅ “ 并 ． 、 Ｍ× ． （ 处理 器 ， ３ 能够 符合汽 车 ＯＥ Ｍ的 端 设 备 的 ｉ 和 ｉ ２Ｓ以及 面 向 ． Ｍ ． ＭＸ １ 飞 思 卡 尔 的关 系 ，而 且 非 常 高 兴 能 ｉ Ｉ１ ． ２ 、Ｍ ２ Ｍ ． ． ３ Ｍ 与 他 们 一 起 来 增 强 汽 车 市 场 的 渗 严 格质量 和可 靠性标 准 。例如 ， 汽车 高性 能 场合 的ｉ Ｘ １ｉ Ｘ ７和 ｉ Ｘ １ 透 。随着 车 载通 信 和 娱 乐 系 统 的 演 级 ｉ Ｘ １ 备具有速 度高达 ４０ Ｈ 的 处理 器 。ｉ ． ３设 Ｍ ０Ｍ ｚ ． ＭＸ系列 支 持 多种 平 台 ， 包 Ｐ 并且 能够在 ０ 召 ℃的温度 范 括 基 于 Ｍｉｏ ｆＷｉ ｏ ｓ Ｌ ｕ 操 作 ４ ℃— ５ ｃ ｓｔ ｎ ｗ 、 ｉ ｘ ｒｏ ｄ ｎ 进 ， 思 卡 尔 技术 与 ＱＮ 飞 Ｘ软 件 的 整 ｃ Ｕ，
基于飞思卡尔单片机的智能循线赛车设计和实现
系统 总 体 方 案 设计
本 文设计 的智 能循线 赛车 主要 由路径 检测 、 机转 向控制 、 舵 电机 驱 动 、 车速 控制 等功 能模 块 以及 软件 控 制 算 法构成 。小 车 以 １ ６位 ＭＣ Ｍ ９ １Ｄ １８ 为核 心控 制器 ， Ｕ（ Ｃ Ｓ２ Ｇ ２ ） 根据 黑色 和 白色反 射率 的不 同 ， 用 “ ” 阵 采 一 字 列 的红外 光 电传感器 对 黑线 白底 路 径 进 行识 别 ， 检 测 到 的 信 号送 入 ＭＣ 通 过 查表 方 式 改 变 控 制舵 机 的 将 Ｕ，
图 ３ ＩＲ ０ Ｔ ０９９电 路 原 理 图
图 ４ 驱动直流电机的“ 桥 电路 Ｈ”
２ ４ 舵 机转 角控 制模块 ．
系 统角度 控 制模块 采用 Ｆ ｔ ａ 司 的 ￥ ００型舵 机 ， ｕａ 公 ｂ ３１ 它为 通 用 舵 机 ， 具有 低 成本 、 反应 快 、 扭 矩 的 特 高
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ｌ向 — 二 ｒ——＿： — — 机Ｋ 转 — —舵 １ ——
图 １ 系统 结 构 框 图
２ 智能 小 车硬 件设 计
２ １ 电源模块 ．
电源是 一个 系统 正常工 作 的基础 ， 电源的设 计至关 重 要 。系统 模 块 中需 供 电的部 分 包 括 ： 电传 感器 模 光
收稿 日期 ： ０ ０— ３—１ ２１ ０ ９ 作者简介 ： 杨丹 明（ ９５一） 男 ， 士研究生 ， １８ ， 硕 主要研 究方向为控制理论 与控制工程。
第 ６期
杨丹明 ， 王富东 ， 张
成， ： 等 基于飞思卡尔单片机的智能循 线赛 车设计和实现
飞思卡尔宣布面向汽车应用推出最强大的多功能32位微控制器
飞思 卡尔 宣布 面 向汽 车应用 推 出最 强大 的
多功 能 ３ 位 微 控 制器 ２
汽 车 制 造 商 正 在位 ＰＯＷ ｅｒ 全 性 能 。”
项 ，以 满 足 不 断 变 化 的 消 费 需 求 。汽 Ａ ｃ ｉ ｃ ｒ 控 制 器 的 出 货 量 已 超 过２ ｒ ｔｔ ｅ ｈｅｕ 微
满 足 汽 车 在 性 能 、 效 率 、可 靠 性 、质 足 新 的 安 全 要 求 和 增强 安全 功 能 等 。 量 和 成 本方 面 的 要求 。
Ｑｏｉ ａ ｒ ｖ Ｕ为 设 计 师 提 供 了 一 款 可 ｖ ＭＣ
以根据特定应用 自由设计的理想解决
为 了 满 足 汽 车 行 业 对 处 理 与 集 帮助 实现 更智能 ．更 安全 连接 方 案 。 性 能 更 佳 的新 一代 车辆 成 性 能 不 断 提 高 的要 求 ，飞 思 卡 尔 半 ５ 纳 米 新 Ｑｏｉ ａ ５ ． ｖ Ｕ产 品 的 优 ｒ ｖ ＭＣ 导 体 公 司 宣 布 推 出 专 门 面 向 汽 车 应 用设计 的下一代３位 微控制器 应用 。 ２ 飞 思 卡 尔 副 总 裁 兼 微 控 制 器 解 决 势和 特 性 包 括 ： 方 案 部 总 经 理 Ｒ ｚ ａｅｏ ｎａ 表 示 ｅａＫ ｚｒｕ ｉ ｎ “Ｑｏｒｖ ｖ ａ Ｍ Ｃ Ｕ 采 用 业 界 最 强 大 ｉ
故 障 监 控 和 分布 式 控 制 。飞 思 卡 尔 通
过 独 特 设 计 流 程 将 微 控 制 器 特 性 和 功 能 制 作 成 档 ， 因此 汽 车 制 造 商 拥 有 规 定 的 安 全 认 证 流 程 中 所 要 求 的 一 切 必 要 的 详 细信 息 。
系 统 甚 至 容 错 系 统 ，以 用 于 刹 车 、转
汽车MCU低功耗解决方案
移和热载流子导致的器件老化。而且 由于芯片散热而引起的热应力也是关 系可靠性的主要问题之一。因此，减 少功耗对提高芯片的可靠性也是至关 重要的。
为了应对日趋增长的低功耗需 求，飞思卡尔Qorivva系列32位MCU 采用了专门的设计达到降低整体功耗
相 比 H A LT 模 式 ， S TO P 模 式 可 通过配置关闭绝大多数外设进一步降 低MCU的功耗。该模式保留了整个 MCU的供电，因此相比STANDBY模 式拥有更短的恢复时间。STOP模式 可配置关闭所有的时钟源并保留当前 状态，在此模式下锁相环一致处于关 闭状态，在退出STOP模式时，系统 会使用高速内部时钟直到指定的时钟 稳定。
的目的。除了改善的 器件特性和更小的工 艺尺寸，电路级和系 统级的措施也在很大 程度上降低了功耗。
飞思卡尔基于32 位Power架构的Qorivva 系列MCU专门为嵌入 式汽车应用而设计。 这一系列MCU采用了 多种低功耗设计达到 降低动态功耗和静态功耗的效果，主 要包括： ● 多种工作模式 ● 门控电源 ● 门控时钟
128KHz IRC
20 μA 外设、时钟等模块的
模式下的功耗。
电源，因此可以节省最多的功耗。
门控电源 Qorivva MCU内部被划分为3个不
同的电源域，不同的外设分别属于不 同的电源域。电源控制单元允许用户 在不同的模式下对某一个电源域供电 或者断电。在模式切换时，根据用户 的配置，有限状态机负责开启或者关
技术专题
Special Report
汽车电子
汽车MCU低功耗解决方案
Low Power Automotive MCU Solutions
孙涛 贡玉南 飞思卡尔半导体
飞思卡尔：软硬两条腿走路强化汽车电子
发工具 、Ｌ ｎ ｘ ｉ ｕ 与安卓软件 与工具等 ，加 上丰富 的开发板和 系统 ，为一级供应商的产品进入市场
提 供 了 良好 的 市 场 条 件 。客 户 可 以利 用 这 些 软 、
硬 件 平 台打 造 自 己的 产 品 ，加 速 上 市 时 间 。
张 焕 麟 强 调 开 发 架 构 上 兼 容 性 好 的产 品
ＣＥ Ｍ Ｉ 产业聚焦 Ｉ ｄ ｓ ｙＷａ ｃ ｕｔ ｔ ｈ Ｉ ｎ ｒ
ｌ 匿 曩
飞 思 卡尔 ：软 硬 两条腿 走 路强化汽车 电子
Ｉ 本刊记 者 ｌ ｌ 孙俊杰
电动 汽车领域 ，飞 思卡尔 的年 复 汽 车 电 在 混合动 力车／ Ｃ ）为２ ％；驾驶员信息 系统应 ５ 子 作 为 飞 思 卡 合增 长率 （ ＡＧＲ
基础 电子 Ｉ ０１ ． ２ ２５
线 ，还 与 汽 车
但 张 焕 麟 也 指 出 ，市 场 在 不 断 变 化 ，飞 思 卡 尔 的 所 有 策 略 与 产 品 都 是 为 满 足 市 场 的 需 求 而
产 业 的 众 多领 开 发 的 。 现 在 ，硬 件 不 像 过 去 那 样 成 为 最 关 键 的
先 厂 商 共 同 构 东 西 ，用 户 、整 车 厂 商 和 它 的 一 级 供 应 商 需 要 半 筑 生 态 链 。 在 导 体 厂 商 不 但 能 够 提 供 芯 片 ，还 要 能 够 提 供 更 多 的软 件 产 品 、开 发 工 具 ， 以更 快 地 开 发 出 自 己的
飞思卡尔芯片驱动下一代汽车车身电子应用
成 熟的工艺技术
可扩展 Ｓ２ １ Ｇ系 列 填 补 了 高 端 ８ ＭＣＵ 高 性 能 ｌ 位 位 和 ６ ＭＣ Ｕ之 间 的 空 白 。 它 采 用 成 熟 、 高 性 价 比 的 ０１ 微 米 工 ．８
・闪存 从 １ ￣ ２ ０ Ｙ 等 ，封 装 从 ２ Ｔ Ｓ ￣ １ ０ ＱＦ ６ Ｉ４ Ｋ Ｉ Ｊ ＜ ０ Ｓ ＯＰ ［ ０ Ｌ ． ］ Ｐ
括 纠错 码 （ ＥＣＣ） 可 用 来 存 储 代 ）
内存 占用 和 开发 成 本 。
ＭＣ Ｓ ２ ２ ／６ ＭＣ Ｓ ２ Ｎ３ ／６ ＭＣ Ｓ２ 系 列 ９ １ Ｇ１８ ９ 和 ９ １ Ｇ ２ １是 ９１Ｇ 在 市 场 上最 先 推 出 的 四 款 主 要 产 品 。
码 ，帮 助 减 少 板 上 闪存 ／ Ｏ 。 Ｒ Ｍ
Ｍ Ｃ Ｓ ２ 系 列 是 经 过 优 化 的 汽 车 级 １ 位 微 控 制 器 产 ９ １Ｇ ６
始扩 大现 已普 及 的 ｌ 位Ｓ ２ ６ １ 微控 制器 （ ＭＣＵ） 系列 ．以优
化大 量 对 成本 敏 感 的汽 车 车身 电 子应 用 。先 进 的 Ｓ２ １Ｇ 器 件 设 计 针 对 应 用 需 求 ，提 供 灵 活 的 内 存 、 封 装 和 成 本
不 等 ，提 供 灵 活 的嵌 入 式 设 计 和 最 大 的 功 能 ； ・每 个 模 块 不 但 提 供 Ｉ Ｏ端 口 ，而 且 还 在 Ｉ 端 口 提 ／ ／０
＿ —— ｌ １ ・ — ＿＿ ８ 誊弓崖品畦尿 ２ １． Ｗ，ｅ ｐ ｃ ｒ．ｎ ０２２ Ｗ ｋ．ｅ ｗ．ｏ ｃ Ｖ ｎ
・采 用 多 个 可 扩 展 Ｃ ＡＮ模 块 （ 持 Ｃ 支 ＡＮ协 议 ２０ ／ ．Ａ Ｂ ，专 为支 持 Ｃ Ｎ通 信 端 口 复 杂 的 系 统 需 求 而 设 计 。 ） Ａ
汽车电子设计中的Worst Case理论计算及应用实例
汽车电子设计中的Worst Case 理论计算及应用实例
1 什么是Worst Case
在汽车电子的应用中，为了保证我们的设计能满足汽车的环境要求和可
靠性要求，需要在设计阶段充分考虑实际应用中的极端情况，即电路模型的Worst Case。
从PCB 外部来讲，主要考虑环境影响及信号的动态输入，一般涉及以下因素：
环境温度的高低极值;输入信号的电平范围;电源的极端情况等。
从PCB 内部来讲，主要考虑元器件的误差、寿命以及安全工作范围等，一般涉及以下因素：
电源模块(LDO 或DCDC)的误差;各元器件(如电阻/电容)个体特性对标称值的偏差;各元器件安全工作时能承受的最大电压/电流，等等。
从单片机的角度，主要考虑内部电路的误差及安全工作条件等，一般涉
及以下因素：
单片机安全工作时管脚能承受的最大电压/电流等;模数转换(ADC) 的误差;时钟基准的偏差，等等。
由于电路设计及单片机的多样性，极端情况及相应的计算也会有所不同。
下面我们将以几颗飞思卡尔单片机为例，介绍和单片机密切相关的几项Worst Case 计算。
2 S12ZVM 的特性及主要应用
S12ZVM 是最新的16 位单片机，基于S12Z 内核，片内集成了线性电压调节器、总线收发器以及三相电机的预驱动电路，可以直接驱动外部MOS 阵列。
S12ZVM 用于汽车12V 系统的各种BLDC 控制模块，如水泵、油泵等，可。
单片机原理及应用-S12X单片机的结构与组成
单片机原理及应用-S12X单片机的结构与组成单片机原理及应用S12X 单片机的结构与组成在当今的电子技术领域，单片机的应用可谓无处不在。
从智能家居到工业控制，从汽车电子到医疗设备，单片机都扮演着至关重要的角色。
其中，S12X 单片机以其出色的性能和独特的结构组成，在众多单片机中脱颖而出。
S12X 单片机是飞思卡尔（现恩智浦）推出的一款高性能 16 位单片机。
它采用了增强型的 HCS12 内核，相较于传统的 8 位单片机，具有更强的处理能力和更丰富的功能。
从硬件结构上看，S12X 单片机主要由以下几个部分组成：1、中央处理器（CPU）：这是单片机的核心，负责执行指令和进行数据处理。
S12X 的 CPU 采用了 16 位的架构，具有较高的运算速度和处理能力。
2、存储器：包括程序存储器（Flash 或 ROM）和数据存储器（RAM）。
程序存储器用于存储用户编写的程序代码，而数据存储器则用于存储运行过程中的临时数据。
S12X 单片机通常具有较大的存储空间，以满足复杂应用的需求。
3、输入/输出（I/O）端口：用于与外部设备进行数据交换。
这些端口可以配置为不同的工作模式，如输入、输出、高阻态等，以适应各种接口需求。
4、定时器/计数器：用于实现定时、计数和脉冲宽度调制（PWM）等功能。
S12X 单片机通常配备多个定时器/计数器，以满足不同的定时和计数需求。
5、串行通信接口：如SCI（串行通信接口）、SPI（串行外设接口）和 IIC（集成电路间总线）等，用于与其他设备进行串行数据通信。
6、模数转换器（ADC）：用于将模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。
7、脉宽调制模块（PWM）：可以生成不同占空比的脉冲信号，用于控制电机、灯光等设备。
在软件方面，S12X 单片机通常使用特定的开发工具和编程语言进行编程。
常见的编程语言有 C 语言和汇编语言。
开发人员可以使用这些语言编写程序，并通过下载工具将程序烧录到单片机的存储器中。