基于MC9S12XET256MAL的汽車(chē)車(chē)身控制模塊系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

張 超,俞 彬,梁展鴻

（惠州市德賽西威汽車(chē)電子有限公司，516006）

0 引言

目前汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)是中國(guó)普遍常有的交通工具，但距離每戶(hù)一部車(chē)的目標(biāo)還是有段距離，也就是說(shuō)汽車(chē)行業(yè)在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)空間還是很大，這就意味著汽車(chē)車(chē)身控制模塊（Body Control Module，簡(jiǎn)稱(chēng)BCM）未來(lái)市場(chǎng)前景可觀。

?

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)圖：如下圖所示：本系統(tǒng)按功能分9部分，分別為整車(chē)車(chē)燈控制，電源管理，總線CAN/LIN，內(nèi)飾按鍵，雨刮洗滌電機(jī)驅(qū)動(dòng)，車(chē)門(mén)窗電機(jī)驅(qū)動(dòng)，遙控鑰匙功能，行車(chē)?yán)?，后備箱?/p>

1 模塊電路設(shè)計(jì)

1.1 電源管理設(shè)計(jì)

本電路設(shè)計(jì)上，MCU屬于5V供電系統(tǒng)，使用英飛凌半導(dǎo)體的TLE4278G電源管理IC，這些IC具有以下特點(diǎn)：

（1）低靜態(tài)電流，靜態(tài)電流最大50uA.

（2）最大可以輸出200mA電流。

（3）芯片集成復(fù)位電路，及看門(mén)狗功能

（4）5V電壓輸出，精度為2%

（5）短路保護(hù)

（6）過(guò)熱保護(hù)

（7）滿(mǎn)足汽車(chē)級(jí)質(zhì)量認(rèn)證要求

1.2 MCU處理電路設(shè)計(jì)

采用飛思卡爾半導(dǎo)體 MC9S12XE系列的MC9S12XET256MAL 16 BIT核心處理MCU，這款MCU資源如下:

（1）16 BIT MCU。

（2）普通IO有91個(gè)通道。

（3）AD采樣端口有16個(gè)通道。

（4）外部中斷口有8通道。

（5）Timer有25個(gè)，PWM輸入輸出有12個(gè)通道。

（6）SPI接口可以支持8個(gè)通道，I2C 接口可以1個(gè)通道，LIN BUS接口可以支持4個(gè)通道，CAN BUS 可以支持1個(gè)通道。

（7）支持在線編程調(diào)試。

（8）滿(mǎn)足汽車(chē)級(jí)質(zhì)量認(rèn)證要求。

1.3 雨刮電機(jī)及背光燈控制

電路采用意法半導(dǎo)體的VND5E050AJTR-E高邊驅(qū)動(dòng)IC，這款I(lǐng)C具有以下特點(diǎn)：

（1）最大輸出電流27A。

（2）可用于感性負(fù)載。

（3）具有過(guò)流保護(hù)，過(guò)壓鉗位，過(guò)溫關(guān)斷，欠壓關(guān)斷的功能。

（4）具有診斷功能，包括：負(fù)載電流檢測(cè)，負(fù)載開(kāi)路檢測(cè)，對(duì)電源或?qū)Φ囟搪窓z測(cè)。

（5）低靜態(tài)電流，可以做到2uA

（6）滿(mǎn)足汽車(chē)級(jí)質(zhì)量認(rèn)證要求。

1.4 轉(zhuǎn)向燈控制

電路采用意法半導(dǎo)體的VND5E025AYTR-E 高邊驅(qū)動(dòng)IC, 這款I(lǐng)C具有以下特點(diǎn)：

（1）操作電壓范圍4.5V-28V

（2）導(dǎo)通阻抗是25mΩ

（3）內(nèi)部電流限值是47A

（4）診斷功能。

（5）滿(mǎn)足汽車(chē)級(jí)質(zhì)量認(rèn)證要求。

1.5 小燈控制

電路采用意法半導(dǎo)體的VND5E050AJTR-E高邊驅(qū)動(dòng)IC, 這款I(lǐng)C具有以下特點(diǎn)：

（1）單通道高邊輸出。

（2）低靜態(tài)電流2uA。

（3）最大輸出電流60A。

（4）具有ESD保護(hù)功能。

（5）滿(mǎn)足汽車(chē)級(jí)質(zhì)量認(rèn)證要求。

1.6 近/遠(yuǎn)燈,前霧燈,頂燈,后背燈控制

電路采用安森美半導(dǎo)體的NCV8402D低邊驅(qū)動(dòng)IC, 這款I(lǐng)C具有以下特點(diǎn)：

（1）雙通道高邊輸出。

（2）具有ESD保護(hù)。

（3）具有短路保護(hù),過(guò)流,過(guò)壓保護(hù)。

1.7 車(chē)窗電機(jī)控制

電路采用三極管控制繼電器的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)及停止，同時(shí)在回路中串入小阻值電阻進(jìn)行電流采樣后，在通過(guò)比例運(yùn)算電路放大后給到MCU進(jìn)行檢測(cè)。

1.8 雨刮，洗滌電機(jī)控制

電路采用三極管控制繼電器的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)及停止。

1.9 頂燈及喇叭控制

電路采用低邊驅(qū)動(dòng)控制繼電器的通斷實(shí)現(xiàn)頂燈及喇叭的響應(yīng)。用戶(hù)通過(guò)操作內(nèi)飾開(kāi)關(guān)，MCU檢測(cè)到開(kāi)關(guān)輸入信息后，再對(duì)低邊進(jìn)行控制，從而繼電器吸合/斷開(kāi)實(shí)現(xiàn)功能。

1.10 RKE模塊

RKE電路采用恩智浦半導(dǎo)體的PQJ7911AHN/C0C IC進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于MCU是5V系統(tǒng)，PQJ7911AHN是3V供電系統(tǒng)，所以需要LDO（NCP551SN33T1）將5V轉(zhuǎn)成 3V為 PQJ7911AHN/C0C供電，同時(shí)PQJ7911AHN/C0C與MCU之間通信需要電平轉(zhuǎn)化電路。

1.11 開(kāi)關(guān)SW輸入信號(hào)

汽車(chē)內(nèi)飾開(kāi)關(guān)SW輸入信號(hào)分為兩種：一種是高低電平開(kāi)關(guān)SW，一種是模擬電壓開(kāi)關(guān)SW；由于內(nèi)飾開(kāi)關(guān)SW與BCM的距離長(zhǎng)，所以無(wú)論是哪一種開(kāi)關(guān)SW，都需要做合適的濾波電路。

2 硬件電路設(shè)計(jì)總結(jié)

（1）在設(shè)計(jì)各個(gè)模塊電路時(shí),需要了解外部負(fù)載及實(shí)驗(yàn)條件來(lái)選用合適的IC。

（2）電路設(shè)計(jì)時(shí),除了滿(mǎn)足功能需求外需要考慮成本及能源消耗的問(wèn)題。

（3）原理圖設(shè)計(jì)及Layout時(shí)就要考慮EMC相關(guān)問(wèn)題，預(yù)留相應(yīng)的器件位置來(lái)改善EMC效果。

（4）驗(yàn)證功能時(shí)，必須接模擬汽車(chē)電源：直流電源與蓄電池并聯(lián)后的電源，避免由于電源帶載能力不足引起電源波動(dòng)使得按鍵檢測(cè)電路發(fā)生故障或失效。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文中基于MC9S12XET256MAL設(shè)計(jì)車(chē)載車(chē)身控制單元，具有溫度控制精確，舒適，環(huán)保，并且具有廣閥的市場(chǎng)以及發(fā)展前景。

[1]飛思卡爾半導(dǎo)體 MC9S12XE系列規(guī)格書(shū)，2010/09

[2]意法半導(dǎo)體 VND5E050AJTR-E規(guī)格書(shū)， 2009

[3]恩智浦半導(dǎo)體PQJ7911AHN/C0C規(guī)格書(shū)，2010