ZHCAD98 October 2023 MSPM0G3507-Q1 , MSPM0L1306-Q1
每年，汽車制造商都會(huì)在其設(shè)計(jì)中集成更多的新技術(shù)，從而提高安全性、降低成本和改善用戶體驗(yàn)?，F(xiàn)代車輛使用許多能夠承受最極端環(huán)境的高精度和高性能微控制器。過去幾年的市場(chǎng)需求表明，明顯需要改善消費(fèi)者在人機(jī)界面、車窗和后視鏡控制以及后備箱開啟器等汽車配件方面的體驗(yàn)。這些應(yīng)用使用微控制器，通過處理交互單元之間遠(yuǎn)距離總線上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和通信消息，控制各自的電子控制單元 (ECU)。
TI 的 MSPM0 基于 Arm? Cortex? 的 M0+ 微控制器 (MCU) 包含符合汽車標(biāo)準(zhǔn) (AEC-Q100) 的 MCU，旨在滿足車身電子產(chǎn)品應(yīng)用的系統(tǒng)要求。這些 MCU 以極低的成本提供了更小的封裝、易于使用的標(biāo)準(zhǔn)化軟件、高性能低功耗外設(shè)和全方位引腳對(duì)引腳可擴(kuò)展性。
圖 1 智能后備箱開啟器
圖 2 車窗和后視鏡控制開關(guān)為什么為您的 BCM 設(shè)計(jì)選擇 MSPM0？
- 計(jì)算：高能效 M0+ CPU，具有可選數(shù)學(xué)加速器
- 傳感：高性能互連模擬模塊，包括零漂移運(yùn)算放大器、高速比較器和 ADC
- 控制：低功耗、通用、高級(jí)和高分辨率計(jì)時(shí)器模塊。
- 封裝可擴(kuò)展性：跨產(chǎn)品系列的引腳對(duì)引腳兼容性
- 通信：集成串行通信外設(shè)，包括 CAN FD、LIN、SPI、I2C、UART 和 SENT 的軟件實(shí)施。
圖 3 MSPM0 平臺(tái)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)什么是車身電子控制？有哪些常見元件？
車身電子控制是車輛中的一些主要 ECU，其中包括車輛中各種接口的控制機(jī)制。這些機(jī)制的一些示例包括后備箱開啟器、電子換擋器、車窗和側(cè)后視鏡控制模塊。這些系統(tǒng)在現(xiàn)代車輛中至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈冐?fù)責(zé)管理和控制與汽車車身相關(guān)的實(shí)時(shí)電子操作。這些設(shè)計(jì)采用小型低功耗集成電路 (IC)，該電路與車輛中的其他子系統(tǒng)一起執(zhí)行計(jì)算，以正確利用系統(tǒng)功能和安全特性。
在車身電子裝置設(shè)計(jì)中可以找到一些常見元件：
- 低功耗 MCU：為了以極低功耗實(shí)現(xiàn)高性能和集成，需要使用低功耗 MCU。微控制器包含系統(tǒng)的中央處理單元。
- 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器：根據(jù)電機(jī)的類型，該 IC 負(fù)責(zé)生成電脈沖 (PWM) 序列或管理電機(jī)的速度和方向。
- 溫度傳感器: 熱敏電阻等溫度檢測(cè)元件與微控制器連接，用以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的環(huán)境溫度。
- 通信接口：利用通信接口，可以在子系統(tǒng)中的外設(shè)之間或主總線上的其他控制單元之間傳輸消息。
- LED 驅(qū)動(dòng)器：LED 驅(qū)動(dòng)器以微控制器發(fā)出的精確頻率接收控制信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)特定彩色顯示屏所需的電流。
為了更好地了解符合汽車標(biāo)準(zhǔn)的 MSPM0 MCU 如何助力車身電子裝置設(shè)計(jì)，我們來看一下現(xiàn)代車輛中的一些常見應(yīng)用。
雙車窗驅(qū)動(dòng)模塊
雙車窗控制單元常見于大多數(shù)現(xiàn)代車輛中，負(fù)責(zé)管理車窗的電源，從而可以輕松地升高或降低車窗。用戶通常通過位于車門面板上的開關(guān)與車窗控制模塊進(jìn)行交互。
圖 4 MSPM0 雙車窗驅(qū)動(dòng)模塊系統(tǒng)方框圖側(cè)后視鏡模塊
側(cè)后視鏡模塊是一個(gè)電子單元，負(fù)責(zé)控制側(cè)后視鏡的各種功能，例如調(diào)整其位置和向內(nèi)折疊。側(cè)后視鏡模塊連接到汽車的車身控制模塊。用戶通常通過位于駕駛員座椅附近的控制開關(guān)與側(cè)后視鏡進(jìn)行交互。
圖 5 側(cè)后視鏡模塊系統(tǒng)方框圖MSPM0 在電子側(cè)后視鏡和車窗控制設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
這些應(yīng)用中 MCU 的主要特性要求：
- PWM
- CAN FD 或 LIN
- 12 位 ADC
- SPI 或 I2C
- 看門狗計(jì)時(shí)器
在這些設(shè)計(jì)中，對(duì)于 PCB 上的所有接口元件，MSPM0 MCU 發(fā)揮主控制器和處理器的關(guān)鍵作用。在工作模式下，室溫下的功耗為 96uA/MHz。在待機(jī)模式下，僅消耗 1uA 的運(yùn)行電流。在用戶激活開關(guān)之前，MCU 能夠保持低電流睡眠模式。在這種低功耗模式下，ADC、比較器、RTC 和看門狗計(jì)時(shí)器等多個(gè)模塊可以同時(shí)運(yùn)行，從而降低整體功耗。
當(dāng)出現(xiàn)提示時(shí)，MCU 通過 SPI 或通過 PWM 發(fā)送控制信號(hào)到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。在此串行通信過程中，MCU 作為主機(jī)運(yùn)行。它能夠配置驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部寄存器以讀取狀態(tài)，并設(shè)置驅(qū)動(dòng)后視鏡和車窗運(yùn)動(dòng)所需的 PWM 頻率。MSPM0G350x 包含三種可用于 PWM 輸出的計(jì)時(shí)器類型：16 位分辨率通用、16 位高級(jí)控制和 32 位高分辨率。這些計(jì)時(shí)器還支持同一電源域內(nèi)的同步和交叉觸發(fā)器連接。
MCU 還接收來自電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的模擬輸入，以監(jiān)控流經(jīng)電機(jī)的電流。憑借高達(dá) 4MSPS 的 12 位 ADC 采樣速率，可以高效地測(cè)量流經(jīng)電機(jī)的電流，從而使 MCU 能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器的電流控制設(shè)置。
MSPM0 產(chǎn)品系列還包含一個(gè)只有 5x5mm2 大小封裝的集成式高速 CAN FD。此外設(shè)允許通過 CAN 收發(fā)器快速可靠地連接到主總線，車身控制單元之間可以在主總線上進(jìn)行串行通信。
智能后備箱開啟器
智能后備箱開啟器電氣控制單元負(fù)責(zé)接收來自接近傳感器的輸入，并發(fā)送必要的輸出來控制后備箱的打開和閉合。該系統(tǒng)為用戶提供了一種方便安全的方式與后備箱進(jìn)行交互，而無需實(shí)際接觸汽車。
圖 6 MSPM0 腳踢開啟后備箱模塊系統(tǒng)方框圖MSPM0 在后備箱開啟器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
這些應(yīng)用中 MCU 的主要特性要求：
- PWM
- LIN
- 12 位 ADC
- 比較器 (COMP)
- I2C 或 SPI
與之前的設(shè)計(jì)類似，MCU 充當(dāng)主機(jī)從接近傳感器接收前端模擬讀數(shù)，然后將信息包發(fā)送到 LIN 總線以觸發(fā)門解鎖功能。下面是此設(shè)計(jì)的一個(gè)簡(jiǎn)單示例流程圖實(shí)現(xiàn)：
圖 7 MSPM0 腳踢開啟后備箱模塊示例流程圖從左上角開始，我們有開始狀態(tài)，即器件啟動(dòng)后的初始狀態(tài)。MSPM0 在睡眠模式下啟動(dòng)，這意味著 CPU 在等待中斷觸發(fā)時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)。在這種低功耗等待狀態(tài)下，看門狗計(jì)時(shí)器處于活動(dòng)狀態(tài)，檢查是否存在任何故障，并與實(shí)時(shí)時(shí)鐘一同運(yùn)行，而實(shí)時(shí)時(shí)鐘會(huì)跟蹤下一次系統(tǒng)更新的時(shí)間。一段時(shí)間后，接近傳感器會(huì)檢測(cè)到信號(hào)。然后將該信號(hào)饋入 MSPM0 的寄存比較器引腳。如果傳感器信號(hào)電壓高于配置的基準(zhǔn)電壓，則輸出為高電平，從而觸發(fā) MSPM0 在最快 10μs 的時(shí)間內(nèi)從睡眠模式中喚醒。CPU 現(xiàn)已處于活動(dòng)狀態(tài)。然后，ADC 獲取模擬傳感器數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。然后，使用循環(huán)冗余校驗(yàn) (CRC) 模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，以驗(yàn)證完整性。之后，CPU 將分析數(shù)據(jù)，并根據(jù)所需的后備箱操作應(yīng)用算法。例如，從系統(tǒng)角度來看，后備箱開啟可能有不同的高度，或者可以激活傳感器以檢查是否有物體阻擋后備箱門的移動(dòng)路徑。執(zhí)行此指令后，數(shù)據(jù)將存儲(chǔ)在內(nèi)存中以供將來參考。同時(shí)，準(zhǔn)備 LIN 報(bào)文，并最終通過 LIN 總線傳輸?shù)杰嚿砜刂颇K。
立即開始使用 MSPM0 汽車 MCU
立即訂購 MSPM0 LaunchPad，開始評(píng)估適用于您的車身電子控制設(shè)計(jì)的 MSPM0。使用 MSPM0 代碼示例和交互式在線培訓(xùn)快速開始您的設(shè)計(jì)。您還可以通過以下鏈接找到其他資源：