ZHCAD98 October 2023 MSPM0G3507-Q1 , MSPM0L1306-Q1
每年，汽车制造商都会在其设计中集成更多的新技术，从而提高安全性、降低成本和改善用户体验。现代车辆使用许多能够承受最极端环境的高精度和高性能微控制器。过去几年的市场需求表明，明显需要改善消费者在人机界面、车窗和后视镜控制以及后备箱开启器等汽车配件方面的体验。这些应用使用微控制器，通过处理交互单元之间远距离总线上的实时数据和通信消息，控制各自的电子控制单元 (ECU)。
TI 的 MSPM0 基于 Arm® Cortex® 的 M0+ 微控制器 (MCU) 包含符合汽车标准 (AEC-Q100) 的 MCU，旨在满足车身电子产品应用的系统要求。这些 MCU 以极低的成本提供了更小的封装、易于使用的标准化软件、高性能低功耗外设和全方位引脚对引脚可扩展性。
图 1 智能后备箱开启器
图 2 车窗和后视镜控制开关为什么为您的 BCM 设计选择 MSPM0？
- 计算：高能效 M0+ CPU，具有可选数学加速器
- 传感：高性能互连模拟模块，包括零漂移运算放大器、高速比较器和 ADC
- 控制：低功耗、通用、高级和高分辨率计时器模块。
- 封装可扩展性：跨产品系列的引脚对引脚兼容性
- 通信：集成串行通信外设，包括 CAN FD、LIN、SPI、I2C、UART 和 SENT 的软件实施。
图 3 MSPM0 平台特点和优势什么是车身电子控制？有哪些常见元件？
车身电子控制是车辆中的一些主要 ECU，其中包括车辆中各种接口的控制机制。这些机制的一些示例包括后备箱开启器、电子换挡器、车窗和侧后视镜控制模块。这些系统在现代车辆中至关重要，因为它们负责管理和控制与汽车车身相关的实时电子操作。这些设计采用小型低功耗集成电路 (IC)，该电路与车辆中的其他子系统一起执行计算，以正确利用系统功能和安全特性。
在车身电子装置设计中可以找到一些常见元件：
- 低功耗 MCU：为了以极低功耗实现高性能和集成，需要使用低功耗 MCU。微控制器包含系统的中央处理单元。
- 电机驱动器：根据电机的类型，该 IC 负责生成电脉冲 (PWM) 序列或管理电机的速度和方向。
- 温度传感器: 热敏电阻等温度检测元件与微控制器连接，用以监测系统的环境温度。
- 通信接口：利用通信接口，可以在子系统中的外设之间或主总线上的其他控制单元之间传输消息。
- LED 驱动器：LED 驱动器以微控制器发出的精确频率接收控制信号，以驱动特定彩色显示屏所需的电流。
为了更好地了解符合汽车标准的 MSPM0 MCU 如何助力车身电子装置设计，我们来看一下现代车辆中的一些常见应用。
双车窗驱动模块
双车窗控制单元常见于大多数现代车辆中，负责管理车窗的电源，从而可以轻松地升高或降低车窗。用户通常通过位于车门面板上的开关与车窗控制模块进行交互。
图 4 MSPM0 双车窗驱动模块系统方框图侧后视镜模块
侧后视镜模块是一个电子单元，负责控制侧后视镜的各种功能，例如调整其位置和向内折叠。侧后视镜模块连接到汽车的车身控制模块。用户通常通过位于驾驶员座椅附近的控制开关与侧后视镜进行交互。
图 5 侧后视镜模块系统方框图MSPM0 在电子侧后视镜和车窗控制设计中的应用
这些应用中 MCU 的主要特性要求：
- PWM
- CAN FD 或 LIN
- 12 位 ADC
- SPI 或 I2C
- 看门狗计时器
在这些设计中，对于 PCB 上的所有接口元件，MSPM0 MCU 发挥主控制器和处理器的关键作用。在工作模式下，室温下的功耗为 96uA/MHz。在待机模式下，仅消耗 1uA 的运行电流。在用户激活开关之前，MCU 能够保持低电流睡眠模式。在这种低功耗模式下，ADC、比较器、RTC 和看门狗计时器等多个模块可以同时运行，从而降低整体功耗。
当出现提示时，MCU 通过 SPI 或通过 PWM 发送控制信号到电机驱动器。在此串行通信过程中，MCU 作为主机运行。它能够配置驱动器的内部寄存器以读取状态，并设置驱动后视镜和车窗运动所需的 PWM 频率。MSPM0G350x 包含三种可用于 PWM 输出的计时器类型：16 位分辨率通用、16 位高级控制和 32 位高分辨率。这些计时器还支持同一电源域内的同步和交叉触发器连接。
MCU 还接收来自电机驱动器的模拟输入，以监控流经电机的电流。凭借高达 4MSPS 的 12 位 ADC 采样速率，可以高效地测量流经电机的电流，从而使 MCU 能够实时调整驱动器的电流控制设置。
MSPM0 产品系列还包含一个只有 5x5mm2 大小封装的集成式高速 CAN FD。此外设允许通过 CAN 收发器快速可靠地连接到主总线，车身控制单元之间可以在主总线上进行串行通信。
智能后备箱开启器
智能后备箱开启器电气控制单元负责接收来自接近传感器的输入，并发送必要的输出来控制后备箱的打开和闭合。该系统为用户提供了一种方便安全的方式与后备箱进行交互，而无需实际接触汽车。
图 6 MSPM0 脚踢开启后备箱模块系统方框图MSPM0 在后备箱开启器设计中的应用
这些应用中 MCU 的主要特性要求：
- PWM
- LIN
- 12 位 ADC
- 比较器 (COMP)
- I2C 或 SPI
与之前的设计类似，MCU 充当主机从接近传感器接收前端模拟读数，然后将信息包发送到 LIN 总线以触发门解锁功能。下面是此设计的一个简单示例流程图实现：
图 7 MSPM0 脚踢开启后备箱模块示例流程图从左上角开始，我们有开始状态，即器件启动后的初始状态。MSPM0 在睡眠模式下启动，这意味着 CPU 在等待中断触发时处于关闭状态。在这种低功耗等待状态下，看门狗计时器处于活动状态，检查是否存在任何故障，并与实时时钟一同运行，而实时时钟会跟踪下一次系统更新的时间。一段时间后，接近传感器会检测到信号。然后将该信号馈入 MSPM0 的寄存比较器引脚。如果传感器信号电压高于配置的基准电压，则输出为高电平，从而触发 MSPM0 在最快 10μs 的时间内从睡眠模式中唤醒。CPU 现已处于活动状态。然后，ADC 获取模拟传感器数据并将其转换为数字形式。然后，使用循环冗余校验 (CRC) 模块对数据进行验证，以验证完整性。之后，CPU 将分析数据，并根据所需的后备箱操作应用算法。例如，从系统角度来看，后备箱开启可能有不同的高度，或者可以激活传感器以检查是否有物体阻挡后备箱门的移动路径。执行此指令后，数据将存储在内存中以供将来参考。同时，准备 LIN 报文，并最终通过 LIN 总线传输到车身控制模块。
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