關(guān)于汽車mcu儀表的解決方案分析

關(guān)于汽車mcu儀表的解決方案分析瑞薩科技于2003年4月由日立制作所和三菱電機(jī)的半導(dǎo)體部門合并成立，致力于提供移動(dòng)通信、汽車電子以及PC/AV（數(shù)碼家電）領(lǐng)域的半導(dǎo)體解決方案。在全球汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)中，瑞薩占有7.1%的市場(chǎng)份額，排名第四位；在日本市場(chǎng)中占據(jù)第一位，市場(chǎng)份額為22.3%。其汽車半導(dǎo)體解決方案包含了安全、信息、動(dòng)力總成、底盤以及車身五個(gè)方面，其中每個(gè)方面都有多種解決方案。

汽車儀表解決方案儀表MCU的特點(diǎn)分以下幾個(gè)方面：1.內(nèi)嵌步進(jìn)電機(jī)PWM控制器：可直接控制和驅(qū)動(dòng)4-6個(gè)步進(jìn)電機(jī)，無需外驅(qū)動(dòng)器IC，因此可以節(jié)省成本和布局空間，具有優(yōu)良的EMI/EMC性能；2.內(nèi)嵌LCD控制器：28/32段×4公共引腳，可以直接控制LCD，同樣無需外置驅(qū)動(dòng)器IC，因此可以節(jié)省成本和布局空間，具有優(yōu)良的EMI/EMC性能；3.高速CPU：單指令周期，20MHz的H8S最小指令執(zhí)行時(shí)間為50ns，而40MHz的H8SX最小指令執(zhí)行時(shí)間是25ns；4.強(qiáng)大的定時(shí)器：片上16位定時(shí)器脈沖單元有三個(gè)16位定時(shí)器通道，包括輸入捕捉、輸出比較、PWM和相位計(jì)算。H8S/228X特殊模塊的基本功能，包括三個(gè)部分：定時(shí)器脈沖單元（TPU）；步進(jìn)電機(jī)PWM控制器和LCD控制器。TPU是由3個(gè)16位定時(shí)器通道組成，包括最多8個(gè)脈沖輸入/輸出，可以為每個(gè)通道設(shè)置：比較匹配的波形輸出；輸入捕捉功能；計(jì)數(shù)器清零操作；同步運(yùn)行；定時(shí)器計(jì)數(shù)器能夠同時(shí)寫入；可以比較匹配與輸入捕捉同時(shí)清零；利用同步計(jì)數(shù)器操作實(shí)現(xiàn)寄存器同時(shí)輸入/輸出；與同步運(yùn)行結(jié)合的最大7相位PWM輸出。步進(jìn)電機(jī)PWM功能包括：最大16個(gè)脈沖輸出，其中兩個(gè)10位PWM通道，每個(gè)通道有8個(gè)輸出，可以直接獨(dú)立控制4個(gè)步進(jìn)電機(jī)；0%至100%占空比；5個(gè)操作時(shí)鐘；可以通過16位總線接口進(jìn)行高速訪問；兩個(gè)中斷源；可以設(shè)置模塊停止模式。對(duì)于LCD控制器/驅(qū)動(dòng)器，其重要功能有：28/32段×4公共引腳；段輸出引腳可用作11個(gè)幀頻的4組端口選擇；A或B波形可以用軟件進(jìn)行選擇；內(nèi)置電源分離電阻；除了待機(jī)模式和模塊停止模式外，還有操作模式顯示。儀表盤應(yīng)用解決方案1.微步進(jìn)電機(jī)解決方案微步進(jìn)電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡單，但具有高可靠性，且無需維護(hù)、無需反饋元件。但是經(jīng)常在低速率時(shí)出現(xiàn)共振效應(yīng)，而且隨著速度增加轉(zhuǎn)矩會(huì)降低。圖1顯示了VID步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其中左邊是轉(zhuǎn)子，中間是齒輪，右邊是電機(jī)輸出。

2.電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式有分步驅(qū)動(dòng)模式和微步驅(qū)動(dòng)模式。圖2所示的是分步驅(qū)動(dòng)的時(shí)序圖，可以看到一個(gè)周期由六步組成，脈沖序列從左向右時(shí)，指針順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)；反之，如果脈沖序列從右向左時(shí)指針逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3所示的是微步驅(qū)動(dòng)模式時(shí)序圖，其中藍(lán)色線代表左線圈的電流，紅色線代表右線圈的電流。一個(gè)周期共有24個(gè)微步組成，線圈上的電流波形近似于正弦波型。

瑞薩儀表盤解決方案圖4所示的是瑞薩H8S/228X儀表盤解決方案框圖，其中左邊的是電壓輸入，包括燃料、溫度等等；還有脈沖輸入，包括轉(zhuǎn)速表和速度，框圖中給出了各個(gè)功能模塊。圖的右邊是4步進(jìn)電機(jī)、PWM調(diào)光器、CAN和LCD。

圖5所示為H8SX/1544儀表盤解決方案的框圖?？驁D的左邊是電壓輸入，包括燃料、溫度等；還有脈沖輸入，包括轉(zhuǎn)速表和速度、E2PROM和PC。框圖給出了各個(gè)功能模塊；圖的右邊是4步進(jìn)電機(jī)、揚(yáng)聲器、2步進(jìn)電機(jī)、PWM調(diào)光器、CAN1、CAN2和LCD。

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