基于單片機MC9S12XS128的汽車BCM的設(shè)計

　　Freescale的S12系列16位MCU在車身控制系統(tǒng)中應用廣泛，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、車窗控制和防盜報警，還實現(xiàn)了CAN/LIN網(wǎng)關(guān)功能，通過CAN總線接收車速和碰撞信號，從而實現(xiàn)安全駕駛和緊急操作，通過LIN總線接收來自雨量傳感器的信號，控制雨刷的快速、慢速或間歇操作。下面從硬件設(shè)計和軟件設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)方面介紹MC9S12XS128在BCM中的應用。

　　1 硬件設(shè)計

　　1.1 MC9S12XS128簡介

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

　　1)總線速度高達40 MHz;

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

　　3)可配置8位、10位或12位ADC，3μs的轉(zhuǎn)換時間;

　　4)內(nèi)嵌MSCAN模塊用于CAN節(jié)點應用，內(nèi)嵌支持LIN協(xié)議的增強型SCI模塊及SPI模塊;

　　5)4通道16位計數(shù)器;

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

　　7)8通道PWM，易于實現(xiàn)電機控制。

　　1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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

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

　　1.3 開關(guān)信號檢測

　　在BCM的設(shè)計實現(xiàn)中，由開關(guān)狀態(tài)及其狀態(tài)變化觸發(fā)對控制負載的控制是最常見也是最重要的一種控制方式，由于開關(guān)信號繁多，而且BCM的控制負載多采用10的方式進行控制，這樣在XS128的IO引腳有限的情況下，怎樣完成對多個開關(guān)狀態(tài)的監(jiān)測成為設(shè)計中的一大挑戰(zhàn)。同時對于電池供電的汽車電子應用而言，BCM本身有低功耗的需求，當滿足低功耗條件時，進入低功耗模式，系統(tǒng)關(guān)斷不必要的模塊，降低功耗;當若干特定開關(guān)的狀態(tài)發(fā)生變化時，系統(tǒng)需要啟動相關(guān)模塊，進入正常工作模式，這樣不僅要實現(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，還需要實現(xiàn)低功耗模式下的喚醒功能。

　　對部分開關(guān)信號采用分立的方式進行采集，其余則采用Freescale可編程多路開關(guān)檢測接口芯片MC33993實現(xiàn)，其硬件電路如圖2所示。