汽车方向盘按键控制器系统设计
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车辆中控系统设计方案
1.引言
2.硬件设计方案
2.1主控单元
车辆中控系统的主控单元需要具备强大的计算和处理能力,以满足各个系统的控制需求。
目前常用的主控单元是基于ARM架构的处理器,具备多核心、高主频的特点。
同时,主控单元需要具备外部设备的接口,如USB接口、CAN总线接口等,以便与其他模块进行通信。
2.2输入设备
车辆中控系统的输入设备包括触摸屏、物理按钮和语音识别系统。
触摸屏提供了直观的交互方式,用户可以通过触摸屏进行各种操作。
物理按钮提供了快捷的方式,用户可以通过按下按钮快速实现一些功能。
语音识别系统可以让用户通过语音的方式进行操作,提供了更加方便、安全的交互方式。
2.3输出设备
2.4通信模块
3.软件设计方案
3.1操作系统
3.2软件架构
3.3功能模块
3.4数据安全
4.总结
车辆中控系统的设计需要充分考虑硬件和软件两方面的要求。
在硬件方面,主控单元需要具备强大的计算和处理能力,输入设备需要提供多种交互方式,输出设备需要提供高质量的音频和视频效果。
在软件方面,操作系统和软件架构需要选择合适的方案,功能模块需要满足用户的各种需求。
通过合理的设计和实施,车辆中控系统可以提供全面的功能和良好的用户体验。
遥控小车控制系统设计遥控小车是一种通过无线遥控装置对小车进行控制和操作的系统。
遥控小车控制系统的设计主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
接下来,我们将进行详细的介绍。
一、硬件设计1.遥控器设计:遥控器是用来发送信号给小车控制器的装置,通常由按键、遥控芯片、无线发送模块等组成。
按键用于设置小车的速度、方向等参数,遥控芯片用于编码按键输入信号,无线发送模块用于将编码后的信号发送给小车控制器。
2.小车控制器设计:小车控制器是用来接收遥控器发送的信号,并控制小车的运动的装置,通常由接收模块、驱动模块、电源管理模块等组成。
接收模块用于接收遥控器发送的信号,驱动模块用于控制小车的电机转动,电源管理模块用于管理小车的电源供给。
3.电机驱动设计:电机驱动是用来控制小车轮子转动的装置,通常由电机驱动芯片、电机驱动电路等组成。
电机驱动芯片用于接收来自小车控制器的指令,并控制电机的转动方向和速度,电机驱动电路用于提供电源给电机,使其能够正常工作。
二、软件设计1.遥控器软件设计:遥控器软件主要包括按键扫描、信号编码和无线发送等功能。
按键扫描用于检测按键的状态,并将按键输入信号发送给信号编码模块;信号编码用于将按键输入信号编码成数字信号;无线发送用于将编码后的信号通过无线发送模块发送给小车控制器。
2.小车控制器软件设计:小车控制器软件主要包括信号接收、控制逻辑和电机控制等功能。
信号接收用于接收来自遥控器的信号,解码并分析信号内容;控制逻辑用于根据信号内容制定相应的控制策略;电机控制用于根据控制策略控制电机的转动方向和速度。
3.电机驱动软件设计:电机驱动软件主要包括电机控制和速度调节等功能。
电机控制用于接收来自小车控制器的指令,并控制电机的转动方向和速度;速度调节用于根据控制策略调节电机的转速,以实现小车的加速、减速等功能。
以上是遥控小车控制系统的设计内容和要点,通过合理的硬件设计和软件设计可以实现对小车的远程控制和操作。
方向盘控制器的原理
方向盘控制器是汽车的一种控制装置,用于控制车辆的方向。
它的原理基于转向机构和传感装置的配合工作。
1. 转向机构:转向机构通常采用齿轮传动、传动齿条或电动助力转向等机构,将方向盘的旋转转化为车轮的转动。
2. 传感装置:方向盘控制器通常配备传感装置,用于检测方向盘的转向角度和转速。
常见的传感装置包括转向角传感器和转速传感器。
3. 控制单元:方向盘控制器还配备一个控制单元,用于接收传感器的信号并处理控制算法。
控制单元根据方向盘的转向角度和转速,计算出车辆需要的转向力矩,并通过电动助力或液压助力装置施加到转向机构上。
4. 助力装置:方向盘控制器通常还配备助力装置,用于提供辅助力矩,使驾驶员更容易转动方向盘。
助力装置可以是电动助力转向装置或液压助力转向装置。
综上所述,方向盘控制器的原理是通过转向机构将方向盘的旋转转化为车轮的转动,通过传感装置检测方向盘的角度和转速,通过控制单元计算出转向力矩,并通过助力装置施加到转向机构上,从而实现对车辆方向的控制。
汽车开关毕业设计汽车开关毕业设计随着科技的不断发展,汽车已经成为现代人生活中不可或缺的一部分。
为了提高汽车的安全性和便利性,汽车开关的设计变得越来越重要。
本文将探讨汽车开关的设计原则、功能和未来发展方向。
一、设计原则汽车开关的设计原则是确保驾驶者能够方便、准确地操作汽车的各个功能。
首先,开关的位置和形状应该符合人体工学原理,以便驾驶者能够轻松触及并操作。
其次,开关的颜色和标识应该清晰易懂,以便驾驶者能够迅速辨认和理解。
最后,开关的触感应该舒适,以防止驾驶者因为操作不便而分心。
二、功能汽车开关的功能非常多样化,涵盖了车门、车窗、灯光、空调、音响等各个方面。
在设计汽车开关时,需要考虑到每个功能的特点和使用频率。
例如,车门开关应该设计为一键式,方便驾驶者快速开关;车窗开关应该具备防夹功能,以确保乘客的安全;灯光开关应该具有自动感应功能,以提高夜间驾驶的便利性。
除了基本功能外,现代汽车开关还具备一些智能化的特点。
例如,一些高端车型的开关可以与智能手机连接,实现远程控制功能。
驾驶者可以通过手机APP开关车门、启动引擎、调节温度等。
这种智能化的设计大大提高了汽车的便利性和安全性。
三、未来发展方向随着科技的不断进步,汽车开关的未来发展方向也变得更加多样化。
首先,随着自动驾驶技术的发展,汽车开关可能会逐渐被替代。
驾驶者不再需要手动操作开关,而是通过语音或手势识别来控制汽车的各个功能。
其次,随着电动汽车的普及,汽车开关的设计也将发生改变。
电动汽车的开关更加简洁,因为电动汽车没有传统汽车的引擎、变速器等部件。
开关的功能将更加集中在电池管理、充电控制等方面。
最后,随着人工智能的发展,汽车开关可能会具备更加智能化的特点。
开关可以根据驾驶者的习惯和需求进行智能学习,提供个性化的操作方式。
例如,开关可以根据驾驶者的喜好自动调节音响音量、空调温度等。
总结汽车开关作为汽车的重要组成部分,其设计对于驾驶者的使用体验和安全性至关重要。
汽车方控的工作原理及应用
汽车方控是指汽车上的方向盘上设有一系列的功能按钮和控制开关,可以方便驾驶人员对车辆的各种功能进行控制。
汽车方控的工作原理是基于车辆电子系统和车辆通讯系统的功能实现的。
它通过方向盘上的按钮和控制开关与车辆上的电控单元进行通讯,从而实现对车辆的各种功能进行控制。
下面将详细介绍汽车方控的工作原理及应用。
汽车方控的工作原理还涉及到对车辆电子系统和通讯系统的支持。
车辆上的电子系统通常由多个电控单元组成,它们之间通过CAN总线、LIN 总线等通信协议进行数据交互。
方控按钮和开关通过有线连接或蓝牙无线连接的方式与车辆的电子系统相连。
当驾驶人员在方向盘上按下按钮或操作开关时,方控系统会向相应的电控单元发送指令。
电控单元接收到指令后,会执行相应的操作,并将执行结果反馈给方控系统。
方控系统收到反馈后,会通过仪表盘上的显示屏或其他方式将结果显示给驾驶人员。
总结起来,汽车方控的工作原理是基于车辆电子系统和车辆通讯系统的功能实现的。
它通过方向盘上的按钮和控制开关与车辆上的电控单元进行通讯,实现对车辆各种功能的控制。
汽车方控的应用非常广泛,可以方便驾驶人员对车辆的各种功能进行快速控制,提高行车安全性。
此外,方控还可以与外部设备和车辆的网络系统进行通讯,实现更加智能化的车辆控制。
汽车智能控制系统的设计与实现近年来,随着汽车科技的不断进步,汽车智能控制系统已经成为了汽车产业的一个重要方向。
汽车智能控制系统不仅可以提高汽车的行车安全性和舒适性,还可以实现很多高级功能,如自动泊车、自动巡航和自动驾驶等。
本文将从汽车智能控制系统的设计和实现两个方面探讨汽车智能控制系统的技术原理和发展趋势。
一、汽车智能控制系统的设计汽车智能控制系统的设计需要考虑很多因素,如传感器、控制器、通信设备等。
其中,传感器是汽车智能控制系统的核心组成部分。
传感器可以实时获取汽车的各种状态信息,如车速、转向角度、加速度、温度等。
通过这些信息,控制器可以判断汽车的行驶状态,从而实现相应的控制功能。
控制器是指负责控制汽车电子设备的中央处理器,它可以根据传感器获取的信息来计算汽车当前的状态,并给出相应的控制指令。
控制器通常集成在汽车的电子控制单元中,与各个传感器和执行器之间通过CAN总线相互连接。
通信设备是指负责汽车与外部系统通信的设备。
通信设备可以与手机、GPS导航等外部系统进行通信,从而实现自动驾驶、自动泊车等高级功能。
同时,通信设备可以嵌入车联网系统中,通过云计算和大数据分析来实现更加智能化的汽车控制。
二、汽车智能控制系统的实现目前,汽车智能控制系统的实现已经分为了几个阶段,从基础的防抱死刹车系统(ABS)和车身电子稳定系统(ESC)到高级的自动泊车、自动巡航和自动驾驶系统。
首先,基础的防抱死刹车系统(ABS)和车身电子稳定系统(ESC)可以帮助司机更好地掌握车辆的稳定性,提高行车安全性。
ABS可以避免车轮阻滞和打滑,保证刹车效果,而ESC则可以控制车身姿态,减少侧翻和侧滑事故的发生。
其次,自动泊车系统和自动巡航系统可以为驾驶员提供更加便利的驾驶体验。
自动泊车系统可以自动控制车辆完成停车过程,省去了驾驶员的停车操作;自动巡航系统可以根据道路情况自动控制车速和方向,让驾驶员更轻松地掌控车辆。
最后,自动驾驶技术已经成为汽车智能控制系统的最高级别。
途观方向盘按键控制模块维修案例
一、检测背景
近期,青岛伯乐汽车维修有限公司接到一辆2008款汉兰达途观车,投诉车辆方向
盘按键控制功能故障。
本案由该公司服务工程师刘勇开展调试,希望了解背后的原因。
二、检测步骤
(1)外观检查
从外观上来看,整车没有明显破损或变形的情况。
检查方向盘按键模块,发现零件名称标注的是汉兰达途观的,触摸后也没有任何异常反馈。
(2)车辆故障诊断
进行车辆故障诊断,检查到该车辆方向盘按键控制系统结构有所改变,下位机接收信号容易出现故障,运转状态提示“AT Control Error”,维修工程师发现原机下位机四芯线连接有问题,于是更换了新的AT控制器再进行测试发现,方向盘按键
控制有效响应,操纵轻松灵活,系统运转无异常。
三、排除故障
经现场检测,维修工程师发现由于历史更换AT模块问题,造成车辆方向盘按键控
制不正常。
通过测试,将车辆原有AT控制器更换为新的,达到完全与原机同款,
经检测后故障完全消除,保证方向盘按键控制系统正常使用。
本案由该公司服务工程师刘勇负责维修、故障诊断,以及检测维修后的车辆动
态状况。
在维修中,技师勤恳、认真,准确定位故障,及时更换新的AT控制器,
最终恢复客户的汉兰达途观车辆方向盘按键控制系统功能,达到了客户的预期效果。
车辆智能转向系统设计方案引言车辆的转向系统是指通过转向操作将车辆方向转换的一种系统。
传统的车辆转向系统是通过人工控制方向盘来实现的,存在一定的局限性。
越来越多的汽车制造商和科技公司开始开发智能转向系统,其能够在一定程度上自动控制车辆转向,提高驾驶安全性。
本文介绍一种车辆智能转向系统的设计方案。
系统设计系统框架车辆智能转向系统的设计需要考虑多个方面,包括传感器、算法、控制器等。
系统整体框架如下图所示:+----------+| 相机 |+----------+|| +----------++----------+ --> | 算法 | | 传感器组合 +----------++----------+||+----------+| 控制器 |+----------+其中,系统主要分为相机、传感器组合和控制器三部分。
系统组成部分相机相机是车辆智能转向系统中的关键组成部分,它能够对前方的道路情况进行拍摄,并将图像传输给控制器进行分析和处理。
相机的安装位置需要考虑到前视范围和安全性等问题。
传感器组合传感器组合是车辆智能转向系统中的另一个关键组成部分,它能够感知车辆周围的环境信息,包括车辆速度、转向角度、行驶距离等。
传感器组合的种类有很多,如毫米波雷达、惯性导航仪等,通过传感器组合能够实现对车辆行驶状态的实时监控。
控制器控制器是车辆智能转向系统的核心部分。
一旦相机和传感器组合采集到了足够的信息,控制器就会通过算法进行处理,并输出转向指令。
控制器的处理逻辑应该尽可能的高效和准确,能够保证系统的稳定性和安全性。
算法车辆智能转向系统的算法应该能够实现以下基本功能:•将相机拍摄到的图像进行处理,提取出道路信息•根据车辆的行驶状态计算出转向角度•通过控制器输出转向指令,实现车辆转向控制目前,许多汽车制造商和科技公司采用深度学习算法来实现车辆智能转向系统。
深度学习算法通过对大量的样本数据进行学习,能够实现对车辆周围环境的自主感知和判断。
汽车控制器详细设计标准
汽车控制器的详细设计标准包括以下几个方面:
1. 总体架构设计:汽车控制器的总体架构应该包括硬件和软件两个层面。
硬件层面包括控制器的物理结构和连接方式,以及各个控制器之间的通信方式。
软件层面包括控制器的功能模块划分和任务分配。
2. 控制算法设计:汽车控制器应该能够实现对车辆各个功能的控制。
例如,对车辆的驾驶行为、发动机的工作状态、刹车系统的操作等进行控制。
对于每个功能,应该设计相应的控制算法,并且对算法进行验证和优化。
3. 接口设计:汽车控制器需要与车辆的各个传感器和执行器进行连接和通信。
因此,应该设计相应的接口,包括电气接口和通信协议。
接口的设计应该符合相关的标准,并且能够满足高可靠性和实时性的要求。
4. 安全性设计:汽车控制器的设计应该考虑到车辆的安全性。
对于关键功能,应该设计相应的容错和故障处理机制,以确保控制系统的可靠性和稳定性。
此外,还应该考虑到网络安全的问题,防止控制器被非法访问或攻击。
5. 测试和验证:对于汽车控制器的设计,应该进行充分的测试和验证。
可以使用仿真工具进行部分功能的测试,以确保控制器的功能正确性和稳定性。
此外,还应该进行实际车辆上的测试,验证控制器在实际工作环境中的性能。
总之,汽车控制器的详细设计标准涵盖了总体架构设计、控制算法设计、接口设计、安全性设计和测试验证等方面。
这些标准的制定和遵循,可以保证汽车控制器的可靠性、稳定性和安全性,最终实现对车辆各个功能的有效控制。
方向盘按钮控制车辆的原理
方向盘按钮控制车辆的原理是通过方向盘上的电子按钮与车辆的电控系统进行通信,从而控制车辆的各个功能。
具体来说,方向盘按钮一般与车辆的电控系统通过导线或无线通信进行连接。
当驾驶者按下方向盘上的按钮时,按钮会发送一个信号给电控系统,告知其所指示的功能或操作。
电控系统接收到按钮信号后,会根据预设的程序和逻辑判断,执行相应的操作。
比如,按下方向盘上的音量加减按钮可以控制音响系统的音量,按下方向盘上的巡航控制按钮可以开启或关闭巡航控制功能。
为了充分实现方向盘按钮的控制功能,车辆的电控系统通常采用计算机控制单元(ECU)来接收和处理按钮信号,并根据按钮信号的不同来触发不同的控制动作。
需要注意的是,不同车型和车辆的方向盘按钮功能可能有所不同,并且具体的按钮控制原理还可能受到车辆的电控系统设计和制造商的差异影响。
因此,具体了解和掌握车辆的方向盘按钮操作指南和说明是非常重要的。
方向盘设计指南1、简要说明方向盘是用来控制车辆行驶方向,对车辆和人员的安全起关键作用,所以方向盘是安全件。
方向盘骨架目前一般采用镁铝合金,重量轻,性能指标好;但是价格较贵。
现在也有采用钢骨架的方向盘(如S12)。
本体主要有发泡,外包真皮及镶嵌桃木。
一般方向盘有两种形式:带气囊的方向盘和不带气囊的方向盘,两者之间的区别在方向盘的底部,不带气囊的方向盘比带气囊的方向盘多一个拨叉的结构。
拨叉是实现转向灯回位的功能的,例如:当向左转弯时,首先向下拨动转向灯开关,这时组合开关里面的回位块会移动到相应位置,方向盘逆时针转动。
当方向盘回转时,拨叉拨动回位块,使转向灯开关回位。
带气囊的方向盘没有这种结构,这种方向盘是通过在本体下部加装一个时钟弹簧来实现转向灯回位的功能(时钟弹簧上有拨叉)。
方向盘上的喇叭有两种形式:浮动式和按键式。
2、设计构想(思想、理念)方向盘是正对驾驶员的一个大件,和它配合的件主要有转向管柱,组合开关,在设计初期对边界的确认非常重要,另外因方向盘是一个外观件,其表面的颜色纹理需与整车内饰的风格相匹配,其开发流程一般如下:造型-A面设计-结构设计-模具开发-样件匹配。
在产品开发初期,一般先做快速成型件来确认造型和外观,在尺寸匹配确认后,再开金属模具。
2.1 人机工程分析当汽车受到正面撞击的时候,转向盘向后窜动,以及转向盘遭受撞击时吸收能量的要求。
整备车辆以48.3——53.1km/h之间的速度正面撞击障碍壁时,转向管柱和转向轴的上端允许沿着汽车纵向中心线的水平方向向后窜动,不大于127mm(在动态下测量)。
人体模块以24.1——25.3km/h的速度水平撞击转向盘时,作用在转向盘上的水平力不大于11123N。
(详见GB 11557-1998)。
2.2 间隙、台阶、公差分析1、方向盘、时钟弹簧、组合开关护罩、转向柱的配合关系如图方向盘与DAB模块、时钟弹簧、组合开关护罩的配合,方向盘下护罩底面与时钟弹簧上表面保持5mm间隙,且时钟弹簧上表面与组合开关的上表面最好同一平面或者时钟弹簧上表面底也可以。
汽车方向盘按键控制器系统设计作者:飞思卡尔半导体中国有限公司钱华随着汽车在人们日常生活中的普及以及汽车电子在汽车应用领域价值不断地扩大,越来越多的舒适性能和“智能”应用被集成进车身电子的领域。
飞思卡尔最新的汽车级8位微控制器MC 9S08SC4便是本文所要介绍的主角,该款微控制器是业界使用广泛的飞思卡尔HCS08系列汽车级微控制器家族最新的成员,以其低成本、小封装但同时兼具高性能、高可靠性的特点,适用于众多汽车电子应用领域,例如:简单的灯光控制、按键控制、HV AC、LIN通信控制器、车内后视镜调光以及简单的继电器和马达控制。
如果你正在为你的应用物色一颗高性能、低成本的汽车级微控制器,但又为电子模块成本和PCB面积的限制而苦恼,相信MC9S08SC4正是你要找的这颗芯片。
MC9S08SC4的片上资源及性能MC9S08SC4作为飞思卡尔HCS08汽车级8位微控制器家族的成员,设计上延续了HCS08微控制器许多的优点,例如总线频率高达20Mhz的HCS08内核,高质量汽车级内置Flash存储器可用于EEPROM的模拟,芯片上自带的时钟振荡器在全温度和电压范围内可校准至±2%的精度,还包括内部增强型支持LIN通信的串口控制器。
图1是MC9S08SC4芯片内部的结构框图和资源配置。
MC9S08SC4的典型应用人们在选择家用轿车时,对舒适性要求不断提高,因此在整车的设计中舒适性能也受到越来越广泛地重视,舒适性能已成为购车因素的一项重要指标。
因此即使在许多中低端的轿车上这种需求也随处可见,例如现在汽车的方向盘已经不仅仅是传统的只具备控制方向和喇叭的功能,在它上面往往会集成用于控制其他功能的按键,例如控制收音机的操作按钮、控制D VD或者CD播放的操作按钮、手机蓝牙免提、自动巡航控制按钮,甚至还预留了用户可配置功能的按键。
方向盘按键的不同风格体现了每种车型不同的个性,因此按键设计正受到越来越多车厂的关注。
本文所要介绍的MC9S08SC4微控制器非常适合类似方向盘按键这样应用,能帮助汽车制造商在不增加高昂成本的情况下获得比竞争者对手较大的差异化优势。
MC9S08SC4在键盘的应用中可作为一个LIN通信的Slave节点,负责采集来自方向盘按键的各种控制信号,然后通过LIN总线将这些信号传递给车内其他的控制器单元,这些控制包括车身电子控制器、CD或者DVD控制器、蓝牙通信控制器和仪表盘控制器等。
图2所示是利用MC9S08SC4作为方向盘按键控制器的系统框图,简单地表明了整个控制系统从键盘信号输入端经过逻辑控制最终输出驱动信号这一完整的控制流程。
汽车方向盘按键控制器单元由蓝色框内部组成,虽然整个控制系统的结构相对简单,但是该应用还是有一些设计上的挑战。
汽车方向盘按键控制器系统设计挑战汽车方向盘按键控制器的设计,主要的挑战在于:方向盘按键控制器在安装的空间上受到限制,因为控制器会被安装在方向盘面板附近的位置,因此需要在设计时尽可能减小PCB的面积,以方便地嵌入到方向盘下方狭小的空间,并且要避免和其它模块例如ABS安装的位置发生冲突。
方向盘按键控制器在为驾驶员带来操控舒适性和驾驶乐趣的同时,需要承担来自按键发出的多重的控制命令并将这些命令发送给相应的控制模块,例如各种和CD/DVD相关的娱乐功能,定速巡航控制和手机或者电话的免提功能,如果使用线束方式将这些功能分别连接到控制对象,将增加大量线束的成本和整车的重量,并且大量的线束也将增加布线的复杂程度,因此,通过汽车总线的方式实现模块之间的通信是一种性价比很高的选择。
对于成本敏感的应用中,如何尽可能减少外部元器件的个数,以及尽可能利用微控制器提供的片上资源来实现系统功能是设计关键所在。
但这对微控制器本身的性能提出了严峻挑战,对于一颗汽车入门级的微控制器而言尤其如此。
MC9S08SC4如何应对系统设计挑战MC9S08SC4系列微控制器在芯片设计之初便预见到了在类似应用中系统设计锁面临的挑战,以下将介绍MC9S08SC4是如何逐一克服上述挑战的。
MC9S08SC4系列微控制器的封装为16-TSSOP,包括管脚的外形尺寸仅为6.40×5.00mm2,用于方向盘键盘控制器设计将大幅减少P CB面积。
另一方面,因为在MC9S08SC4微控制器内部自带一个时钟发生器,并且在全温度和全电压范围内,经过校准后能实现最大误差不超过±2%的精度,因此,即使对于该系统中对时钟精度要求最高的应用(LIN的通信>来说也能够胜任。
基于上述分析,用户可以直接使用内部数字时钟来提供LIN通讯和整个系统所需的时钟信号,从而省去在芯片外部接一个晶振或者时钟振荡器,达到节省PCB 面积和系统成本的目的。
对于汽车方向盘键盘所要负责的多种控制功能,通过LIN总线的方式同样能达到节省线束成本、减轻重量和便于功能的升级和裁剪的效果。
LIN作为一种低成本、高可靠性的汽车总线系统,在车身电子系统中得到广泛的应用,虽然LIN控制器可以使用普通的串行口控制器UA RT实现,但是MC9S08SC4上的串行口控制器SCI模块不仅能实现UART的功能,而且还集成了和LIN通信相关的某些硬件特性,例如对于LIN通信中非常特殊的Break域的产生和检测过程,这种硬件集成的LIN通信的功能,相比使用普通UART控制器可帮助用户降低LIN通信软件设计复杂度,加快产品研发周期和上市时间。
图3所示是LIN通信数据帧结构图,其中位于最左边的Break域是由LIN总线系统中的Master节点发送,用于表明一帧数据开始的标志,相应的LIN总线系统的Slave任务需要正确识别Brea k域之后才能完成相应的LIN通信过程。
在每一次LIN总线通信开始阶段,都必须由Master节点来产生一个Break域,才能发起一次LIN的通讯,如果这个过程可以通过硬件来完成,那么将大大降低CPU的工作负荷;反之,Slave任务对于Break域判别过程也同样存在这种差别。
根据LIN通信协议规定,Break域由至少连续13位的显性电平信号组成,它也是在整个LIN的数据帧结构中唯一不遵循如图4所示的字节结构形式的域。
因此,对于标准的串行通信控制器UART产生和识别Break域,必须借助于软件和其他的硬件手段才能完成,这是软件设计的一大挑战。
例如,当Master产生Break信号时,需要UART借助一个定时器通道,产生一段至少13个比特长度的时间,然后通过软件控制相应的Tx端口在这段定时时间内输出显性电平,才能完成一个Break域的产生。
与之相对应,如果普通串行通信控制器UART作为Slave节点,当它需要检测Break域时,完成这个过程同样需要借助额外的硬件和软件手段完成。
但是,对于MC9S08SC4微控制器上的串行口控制器SCI,如果MC9S08SC4作为Master节点产生Break域的过程,只需要通过操作SCI中的相应控制寄存器中的SBK位便能产生;反之,当它作为Slave节点时,既可以通过查询状态寄存器中的LBKDIF标志的方式,也可以通过中断的方式自动识别LIN总线上是否有Break域。
LIN通信的Break域的产生和识别在MC9S08SC4中,对于用户而言只需通过操作相关的寄存器实现,然后实际的操作过程则是通过SCI控制器的硬件在后台完成,相对于不具备这些硬件特性的普通串行通信控制器,MC9S08SC4在实现LIN通信的软件和硬件上都为用户带来了很多优势。
在汽车方向盘按键控制系统中,某些数据例如系统掉电之前最后的音量信息或者定速巡航的速度信息,都需要在下一次上电之后恢复,这个问题的常用解决方法是在控制系统中增加一片EEPROM来保存相应的数据,但是这种方案带来了增加PCB面积和成本的双重压力,因此目前嵌入式系统中对于存储量在几十个字节范围之内的掉电数据保存,都是通过微控制器系统中片上的Flash模拟EEPROM的方式来实现的。
但并非所有微控制器中的Flash都能够用于模拟EEPROM的操作,因为Flash模拟EEPROM的操作和Flash存储器的内部结构以及参数特性都有密切的关系。
利用Flash存储器模拟EEPRO M的操作,要求Flash存储器必须具备以下几个特性:对于Flash存储器的编程和擦除操作不需要外部的高电压支持,即微控制器内部能直接产生高压以支持编程和擦除的操作过程。
Fl ash存储器需要支持较高的重复编程和擦除操作周期。
当然这个参数和整个系统的需求密切相关,即在整个方向盘按键控制器的生命周期中所需要保存的参数数量和保存的次数密切相关。
系统运行的过程中动态地保存参数到Flash,要求Flash控制器本身能够提供相应的寄存器接口,以便用户能通过软件的方式完成编程和擦除操作。
对于上述三个要求,MC9S08SC4的Flash存储器都能满足,在MC9S08SC4的Flash控制器内部自带高压泵以支持编程和擦除操作所需要的电压;对于Flash编程和擦除的周期问题,例如假设在方向盘按键控制器系统中需要对32个字节的数据做掉电保存,若利用4k字节Flash中的1k用于EEPROM模拟,那么在最差的情况下可以支持320,000次掉电保存,通常情况下可以支持高达3,200,000次的掉电保存。
当然,根据不同的应用估算的结果不同,这需要客户根据具体应用合理地选择保存策略来达到尽可能多的掉电保存次数。
表1给出了MC9S08SC4微控制器中Flash存储器的主要性能参数。
本文小结本文通过介绍汽车方向盘按键控制器的应用,揭示在系统设计中可能面临的主要挑战,并阐述MC9S08SC4作为主控制器通过发挥芯片本身的优势,如何克服面临的设计挑战。
因此,在汽车电子系统中,类似于方向盘按键控制器这种应用,不需要微控制器具备很复杂的数据运算能力和很高的实时性处理能力,但是对PCB的面积和安装位置有限制,对控制系统成本敏感,需要系统能通过LIN总线具备扩展性能以及需要具备汽车级的产品可靠性的应用场合,来自飞思卡尔半导体的8位汽车级微控制器MC9S08SC4是理想的选择。
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