飞思卡尔系统基础芯片简化并帮助保护汽车网络

97实验实践教学总第258期

DOI编码：10.3969/j.issn.1007-0079.2012.35.050

近年来，

随着嵌入式技术的发展，嵌入式系统在越来越多的领

域内得到了广泛的应用，各种相关的嵌入式产品纷纷涌现，然而嵌

入式技术人才的供给远远小于社会需求，[1，3]因此各大高校纷纷开

展嵌入式教学。目前高校中多采用ARM嵌入式教学系统，教学环境

比较单一，若能将更多业界优秀的嵌入式系统引入到高校教学中，

将会给学生深入学习嵌入式系统提供更多可以选择的平台，而飞思

卡尔单片机无疑是很好的选择。飞思卡尔公司是世界上最大的半导

体公司之一，随着它在汽车电子和工业自动化控制等领域中日益广

泛的应用和市场份额的增大以及飞思卡尔杯全国大学生智能车比

赛的日趋火热，其已经越来越多的融入到了我们的日常生活中。上

海电力学院（以下简称“我校”）加入飞思卡尔全国大学计划，参与

飞思卡尔公司与高校携手共建的“飞思卡尔嵌入式设计及应用”示

范教学实验室，将飞思卡尔嵌入式系统纳入嵌入式教学体系中，从

而给我校的嵌入式教学注入了新的活力，

“嵌入式系统”是一门实践性很强的课程，实验是“嵌入式系

统”课程的重要组成部分，学生必须通过大量的实验和实践环节，

来加深对嵌入式系统理论知识的理解和认识。因此，加强嵌入式系

统实验教学建设，对嵌入式系统的学习、研究与开发将起到关键的

作用。综合性实验的合理设置更是培养学生系统设计和创新能力

的重点，为了适应我校嵌入式人才培养的教学要求，需要我们在教

学实践中不断提高和改进，不断探索和实践。[2]

一、飞思卡尔嵌入式实验教学环境

飞思卡尔嵌入式实验教学采用苏州大学开发设计的基于飞思

卡尔MC9S12DG128系列的MCU嵌入式教学实验箱，包含了配套的基

础实验和综合实验的实验体系。基础实验主要是对MC9S12DG128

芯片的基本功能模块的学习和应用。通过完成这些验证性的基础

实验，使学生逐步熟悉嵌入式软硬件的设计过程，从而对飞思卡尔

业界风云ｌ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　ＴＲＥＮＤＳ　飞思卡尔技术论坛　●　保持传统优势，强调驱动创新　嵌入式解决方案是驱动创新的关键，飞思卡尔在保持其几大类处理器传统优势的同时，还会加强　配套软件以及ＲＦ功放、智能传感器的开发，为用户提供更为完整、更有竞争力的解决方案。　■杨碧玲　今年的飞思卡尔技术论坛中国站于８月１４　日在北京隆重举行，作为半导体行业公认的技　术盛会，论坛吸引了大批业内人士参与，报名　人数也大大超出了预期。为期两天的活动为与　会者提供了多达１１０小时的最新技术培训和动　手实践研讨会，覆盖汽车电子、消费电子、医　疗、工业电子、网络、智能能源等几个细分市　场，会场还有来自飞思卡尔与其合作伙伴超过　７５种产品和技术的展示，场面非常热闹。　这次论坛也是飞思卡尔半导体公司总裁兼　首席执行官Ｇｒｅｇｇ　Ｌｏｗｅ上任后的中国首秀，不　过新上任才两个月左右的他表现得非常低调，　在整个主题演讲中只发言了短短十来分钟，接　下来只是作为串场主　持人而把大部分的时　间交给了各部门和产　品线的负责人。发言　中，Ｌｏｗｅ强调嵌入　式解决方案是驱动创　新的关键，飞思卡尔　除会保持在嵌入式处　理器、网络处理器、微控制器以及数字信号处　理器（ＤＳＰ）等几大领域的优势外，还会加强配　套软件以及ＲＦ功放、智能传感器的开发，为　用户提供更为完整、更有竞争力的解决方案。　“飞思卡尔技术论坛的目标是要突出我们全面　的生态系统。我们致力于为简化设计提供支　持，以便开发者可以专注于将创新更快推向市　场。”Ｌｏｗｅ说道。　１２　Ｉ集成电路应用　与新任ＣＥＯ的低调不同，飞思卡尔各部门　和产品线负责人热情洋溢地介绍并高调展示了　该公司最新的产品和解决方案。从ＱｏｒｌＱ处理　器，到新的Ｖｙｂｒｉｄ、Ｑｏｒｉｖｖａ汽车解决方案、基　于ＡＲＭ　Ｃｏｒｔｅｘ．Ｍ０＋的Ｋｉｎｅｔｉｓ　Ｌ系列超低功耗　ＭＣＵ、ｉ．ＭＸ６多核应用处理器等等，无不彰显　着飞思卡尔深厚的技术积淀和创新能力。　汽车电子是重中之重，专注安全和环保　飞思卡尔在汽车电子领域一直处于领先　地位，它针对汽车市场提供了广泛的微控制　器和微处理器，包括８／１６位的Ｓ０８、Ｓ１２（ｘ）和　ｓ１２　ＭａｇｎｉＶ系列Ｍｃｕ、基于Ｐｏｗｅｒ架构的３２　位Ｑｏｒｉｖｖａ　ＭＣＵ、集成了ＡＲＭ　Ｃｏｒｔｅｘ．Ａ５和　Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ４的大小核处理器Ｖｙｂｒｉｄ以及基于　ＡＲＭ　Ｃｏｒｔｅｘ．Ａ９的多核应用处理器ｉ．ＭＸ等。据　市场调研机构ｉＳｕｐｐｌｉ今年五月份发布的调查数　据显示，２０１１年飞思卡尔在全球汽车微控制器　市场占２１％的份额，在美国汽车电子芯片市场　排第一位，同时在全球汽车微控制器市场以及　安全气囊加速度计市场排第二名。今年的飞思　卡尔技术论坛无论在主题演讲还是场外的展台　上，该公司都着重展示着他们在汽车电子领域　的一些最新产品和技术，例如基于其Ｓ１２微控　制器和模拟ＩＣ的面向汽车ＨＶＡＣ控制系统的参　考方案、基于Ｓ１２ＺＶＨ的业内首款单芯片汽车　仪表盘解决方案、基于Ｖｙｂｒｉｄ控制器的汽车虚　拟仪表盘等，明显表明了汽车电子在飞思卡尔　嵌入式控制业务中的重要地位。

轻型汽车技术２０１１（７／８）总２６３／２６４　技术纵横　ｌ５　

基于独立网关的汽车网络总线系统设计　

孙　军　

（上海汽车技术中心）　

摘要　网络总线在汽车中的应用越来越普遍，如何高效、低风险的做好汽车网络总线的平　台化开发，显得越来越重要，本文提出了一个高效的网络总线开发理念：基于独立网关的　汽车网路总线开发。通过实践证明，该理念能有效地降低开发风险，提高开发效率，并能　

灵活实现系统平台化设计。　关键词：汽车网络总线独立网关Ｖ模型　

１　引　言　

现代汽车电子电器开发的核心是总线技术开　发，汽车开发工程师已感受到整车电子功能、配置的　

不断升级以及新能源车开发与传统线束通讯弊端的　矛盾，并在加大总线技术研发力度，进行试验样车开　

发与系统集成匹配。但是整车网络总线系统开发不　仅是将各ＣＡＮ控制器用双绞线在整车上连接，还需　

要对整车报文区域分配ＩＤ地址，设计各报文信号的　内容、精度与长度，设计系统负载率，设计整车网络　

管理系统，网络通讯的实时监听和智能诊断，不断进　

行仿真与台架测试等大量开发工作，同时要求在生　产过程中实现自动化配置和检测系统，在售后过程　中实现智能诊断。因此，整车总线网络设计、试验、检　

测和系统集成的综合能力显得尤为重要。本文重点　介绍了基于独立网关技术整车网络总线系统设计，　

通过设计和开发应用，掌握了汽车电子电器总线系　统开发、生产检测与配置、售后诊断的全过程开发能　

力，为新车型应用共平台运作的产业化开发模式奠　定了基础。　

２　基于独立网关的网络　

总线架构设计　

基于独立网关的网络总线架构设计的基本思　路：在设计中将整车网络分成两个主要子网：动力控　制子网和车身控制子网。通过独立网关将子网连接　

起来，进行信号转换和独立诊断。图１为基于独立　网关的网络总线架构拓扑。　

图１　基于独立网关的网络总线架构拓扑　

在架构设计过程中，充分考虑了以下几个方　

面：　（１）电磁兼容性：要满足电磁辐射标准；　

（２）信号确定性：控制信号的传输延迟时间要　小于规定的阀值；　

飞思卡尔智能车竞赛设计⽅案

“神马”队设计⽅案

摘要

本⽂以“飞思卡尔”杯全国⼤学⽣智能车竞赛为主题，介绍了智能赛车从机械结构设计到控制系统的软硬件设计流程。本次⽐赛使⽤竞赛秘书处统⼀指定的竞赛车模及套件，采⽤飞思卡尔半导体公司的16位微控制器作为核⼼控制单元，配合不同类型的传感器、驱动电机、转向舵机、直流电池、以及相应的驱动电路，使赛车能够⾃主识别路径，并控制模型车⾼速稳定地在跑道上运⾏，在规定时间内完成跑完赛道的任务。

第⼀章背景

1.1“飞思卡尔”杯背景介绍

“飞思卡尔”杯全国⼤学⽣智能车竞赛是在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以S12 单⽚机为核⼼的⼤学⽣课外科技竞赛。使⽤⼤赛组委会统⼀提供的竞赛车模、转向舵机、直流电机和可充电式电池，采⽤飞思卡尔 16 位微控制器MC9S12DB128B作为核⼼控制单元，⾃主构思控制⽅案及系统设计，包括传感器信号采集处理、控制算法及执⾏、电机驱动、转向舵机控制等，完成智能车⼯程制作及调试，于指定⽇期与地点参加场地⽐赛。⽐赛成绩主要由赛车在现场成功⾏驶完赛道的时间为主。

全国⼤学⽣智能汽车竞赛所使⽤的车模是⼀款带有差速器的后轮驱动模型赛车，它由⼤赛组委会统⼀提供。参赛队伍通过设计单⽚机的⾃动控制器控制模型车在封闭的跑道上⾃主循线运⾏。在保证模型车运⾏稳定，即不冲出跑道的前提下，跑完两圈的时间越⼩成绩越好。

设计⾃动控制器是制作智能车的核⼼环节。⾃动控制器是以单⽚机为核⼼，配合有传感器、电机、舵机、电池、以及相应的驱动电路，它能够⾃主识别路径，控制模型车⾼速稳定运⾏在跑道上。

⽐赛跑道表⾯为⽩⾊，中⼼有连续⿊线作为引导线，⿊线宽 25cm。⽐赛规则限定可赛道宽度和拐弯最⼩半径等参数，赛道具体形状在⽐赛当天现场公布。控制器⾃主识别引导线并控制模型车沿着赛道运⾏。

在严格遵守规则中对于电路限制条件，保证智能车可靠运⾏前提下，电路设计尽量简洁紧凑，以减轻系统负载，提⾼智能车的灵活性，同时坚持充分发挥创新原则，以简洁但功能完美为出发点，并以稳定性为⾸要前提，实现智能车快速运⾏。