MCU-F5xx系列汽車(chē)級(jí)產(chǎn)品

精品文檔-下載后可編輯MCU-F5xx系列汽車(chē)級(jí)產(chǎn)品汽車(chē)級(jí)MCU市場(chǎng)總覽從2022年到2022年，消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)電子市場(chǎng)產(chǎn)品（包括MCU、傳感器及車(chē)身集成電路）的需求量不斷上漲（圖1），其中MCU所占的市場(chǎng)份額。但在巨大的市場(chǎng)機(jī)遇面前，汽車(chē)電子廠商也面臨著挑戰(zhàn)。隨著消費(fèi)者對(duì)于汽車(chē)舒適性、安全性、駕駛性要求的不斷提高，汽車(chē)廠商在汽車(chē)電子產(chǎn)品性能改善、功能增加和整體成本降低等方面提出了更高的要求，使得IC供應(yīng)廠商必須提高系統(tǒng)的集成度，以便減少整個(gè)系統(tǒng)的成本，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程。MCU在汽車(chē)電子方面的主要應(yīng)用涵蓋五大領(lǐng)域，分別是：1、汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)控制，主要應(yīng)用為發(fā)動(dòng)機(jī)控制、方向轉(zhuǎn)向以及動(dòng)力轉(zhuǎn)向；2、汽車(chē)控制系統(tǒng)，即車(chē)身的控制，主要包括防盜控制、開(kāi)關(guān)控制、電動(dòng)車(chē)窗控制、車(chē)門(mén)控制、車(chē)燈控制等；3、安全控制系統(tǒng)，包括安全氣囊、ABS、SAFF等；4、行駛系統(tǒng)控制，包括儀表盤(pán)、空調(diào)、底盤(pán)控制等；5、汽車(chē)信息系統(tǒng)，包括娛樂(lè)、服務(wù)、移動(dòng)通信、信息處理和GPS導(dǎo)航等。除了汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)控制和汽車(chē)信息系統(tǒng)控制這兩項(xiàng)應(yīng)用需要高性能的32位MCU外，其余三項(xiàng)都可以采用汽車(chē)級(jí)MCU。

圖1MCU、傳感器和車(chē)身集成電路的市場(chǎng)需求

圖2為F500的結(jié)構(gòu)框圖，從圖中可以看到，在5mm×5mm的封裝里面，集成了較為完整的數(shù)字和模擬外設(shè)。在數(shù)字外設(shè)方面，包括64KFlash、PWM產(chǎn)生器、定時(shí)器、I2C、SPI接口以及CAN2.0B和LIN2.0的控制器等。模擬外設(shè)包括12位的ADC、誤差為±0.5%的高精度內(nèi)部振蕩器、溫度傳感器和比較器等，同時(shí)，既可以使用內(nèi)部參考電壓，也可以使用外部參考電壓。

圖2F500的結(jié)構(gòu)框圖

LIN在汽車(chē)電子中的應(yīng)用在現(xiàn)代汽車(chē)電子中，LIN和CAN總線(xiàn)缺一不可。LIN總線(xiàn)又稱(chēng)本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（LocalInterconnectNetwork），是一種異步、單線(xiàn)串行通信總線(xiàn)，也是汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)中常用的一種低成本解決方案。LIN總線(xiàn)包括一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和多個(gè)從節(jié)點(diǎn)（圖3），通過(guò)一根線(xiàn)來(lái)進(jìn)行通信，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。

圖3LIN總線(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖

LIN總線(xiàn)在汽車(chē)中的應(yīng)用主要有四個(gè)方面：車(chē)門(mén)/車(chē)窗/車(chē)頂?shù)目刂啤⑥D(zhuǎn)向裝置控制、座椅控制和汽車(chē)環(huán)境控制。LIN總線(xiàn)的特點(diǎn)是：?jiǎn)沃鲝慕Y(jié)構(gòu)，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)都包含一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和多個(gè)從節(jié)點(diǎn)，由主節(jié)點(diǎn)來(lái)控制總線(xiàn)的訪問(wèn)；基于常用的USART/SCI接口硬件；從屬控制器節(jié)點(diǎn)無(wú)需石英或者陶瓷振蕩器就可以實(shí)現(xiàn)自同步，因而減少了從節(jié)點(diǎn)的硬件成本；信號(hào)傳輸延時(shí)得到保證，確保了在差狀況下信號(hào)傳輸?shù)牡却龝r(shí)間以避免總線(xiàn)訪問(wèn)沖突；低成本的單線(xiàn)12V數(shù)據(jù)傳輸，線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)和接收特性符合改進(jìn)的ISO9141單線(xiàn)要求；傳輸速度可以達(dá)到20kbps。CAN在汽車(chē)電子中的應(yīng)用CAN(控制器局域網(wǎng))是一種異步、差分串行總線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)，通常用于連接電子控制單元（ECU）。在現(xiàn)代汽車(chē)電子中，由于LIN比CAN的成本低，因此CAN通常用來(lái)連接ECU和汽車(chē)電子中各個(gè)功能模塊之間的通信，而LIN主要用于功能模塊和其下各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信，從而降低成本。CAN的原始協(xié)議是由羅伯特－博世有限公司創(chuàng)立的，之后被汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)采納為通用標(biāo)準(zhǔn)。

圖4CAN總線(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖

CAN總線(xiàn)具有以下特性：靈活性——在一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都能夠接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。延遲保證——計(jì)算傳輸時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間是CAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的一部分。數(shù)據(jù)一致性——在一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都可以接收或拒絕一個(gè)報(bào)文。強(qiáng)大的錯(cuò)誤檢測(cè)功能——通過(guò)位監(jiān)控、循環(huán)冗余檢查、位填充、報(bào)文格式檢查等多種手段來(lái)確保數(shù)據(jù)的完整性。故障界定——有故障的節(jié)點(diǎn)將會(huì)被切斷以防止更深的網(wǎng)絡(luò)被影響。容錯(cuò)性——CAN收發(fā)器支持將其中的一個(gè)引腳短路或接地而不影響報(bào)文。高吞吐量——達(dá)到1Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。問(wèn)答選編問(wèn)：CAN和LIN總線(xiàn)有哪些相同和不同點(diǎn)？答：LIN是CAN的一種低成本的輔助總線(xiàn)，CAN的速度可以達(dá)到1M而LIN只能達(dá)到20K。所以，CAN可以用于高速系統(tǒng)，LIN只能用于低速。而且一般在汽車(chē)電子中，CAN用于連接ECU和控制模塊，而LIN則用來(lái)連接模塊與功能節(jié)點(diǎn)之間的通訊。問(wèn)：請(qǐng)問(wèn)LIN外設(shè)與UART0的主要差別在哪里？答：LIN總線(xiàn)的串行傳輸是在單線(xiàn)上完成，UART0則是通過(guò)雙線(xiàn)TX/RX進(jìn)行通訊。問(wèn)：系統(tǒng)時(shí)鐘切換到外部時(shí)鐘后，內(nèi)部的時(shí)鐘是否應(yīng)關(guān)閉？答：主時(shí)鐘需要關(guān)閉。問(wèn)：LIN總線(xiàn)的串行傳輸是在單線(xiàn)上完成，那么進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)效率如何？答：全部由主控制器來(lái)決定，用戶(hù)可以在程序中設(shè)定優(yōu)先級(jí)。答：所有的節(jié)點(diǎn)都是由主節(jié)點(diǎn)來(lái)控制的，同步由F500的LIN控制器自動(dòng)完成。問(wèn)：用戶(hù)的程序代碼可以多大？答：4K字節(jié)。問(wèn)：切換外部晶振時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題？答：切換外部晶振時(shí)，需要注意的是：一要判斷晶振的穩(wěn)定狀態(tài)，二要判斷晶振之間的切換步驟。問(wèn)：汽車(chē)點(diǎn)火對(duì)MCU有影響嗎？如何消除這種影響？答：汽車(chē)點(diǎn)火會(huì)產(chǎn)生比較大的干擾，會(huì)影響MCU的工作。要降低這種影響，需從硬件和軟件方面進(jìn)行處理。在硬件方面，在設(shè)計(jì)的時(shí)候要充分估計(jì)這種影響，并采取適當(dāng)?shù)姆绞浇档瓦@種影響；在軟件方面，可以做一些抗干擾處理