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瑞薩MCU在汽車(chē)儀表及CANLIN應用中的解決方案 富聯(lián)娛樂(lè )，瑞薩科技于2003年4月由日立制作所和三菱電機的半導體部門(mén)合并成立，致力于提供移動(dòng)通信、汽車(chē)電子以及PC/AV（數碼家電）領(lǐng)域的半導體解決方案。在全球汽車(chē)半導體市場(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)中占據第一位，市場(chǎng)份額為22.3%。其汽車(chē)半導體解決方案包含了安全、信息、動(dòng)力總成、底盤(pán)以及車(chē)身五個(gè)方面，其中每個(gè)方面都有多種解決方案。
1. 內嵌步進(jìn)電機PWM控制器：可直接控制和驅動(dòng)4-6個(gè)步進(jìn)電機，無(wú)需外驅動(dòng)器IC，因此可以節省成本和布局空間，具有優(yōu)良的EMI/EMC性能；
2. 內嵌LCD控制器：28/32段×4公共引腳，可以直接控制LCD，同樣無(wú)需外置驅動(dòng)器IC，因此可以節省成本和布局空間，具有優(yōu)良的EMI/EMC性能；
4. 強大的定時(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)通道設置：比較匹配的波形輸出；輸入捕捉功能；計數器清零操作；同步運行；定時(shí)器計數器能夠同時(shí)寫(xiě)入；可以比較匹配與輸入捕捉同時(shí)清零；利用同步計數器操作實(shí)現寄存器同時(shí)輸入/輸出；與同步運行結合的最大7相位PWM輸出。
步進(jìn)電機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，可以直接獨立控制4個(gè)步進(jìn)電機；0%至100%占空比；5個(gè)操作時(shí)鐘；可以通過(guò)16位總線(xiàn)接口進(jìn)行高速訪(fǎng)問(wèn)；兩個(gè)中斷源；可以設置模塊停止模式。
對于LCD控制器/驅動(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；內置電源分離電阻；除了待機模式和模塊停止模式外，還有操作模式顯示。
微步進(jìn)電機成本低，結構簡(jiǎn)單，但具有高可靠性，且無(wú)需維護、無(wú)需反饋元件。但是經(jīng)常在低速率時(shí)出現共振效應，而且隨著(zhù)速度增加轉矩會(huì )降低。圖1顯示了VID步進(jìn)電機的內部結構，其中左邊是轉子，中間是齒輪，右邊是電機輸出。
電機驅動(dòng)模式有分步驅動(dòng)模式和微步驅動(dòng)模式。圖2所示的是分步驅動(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?lè )较蜣D動(dòng)；反之，如果脈沖序列從右向左時(shí)指針逆時(shí)針?lè )较蜣D動(dòng)。圖3所示的是微步驅動(dòng)模式時(shí)序圖，其中藍色線(xiàn)代表左線(xiàn)圈的電流，紅色線(xiàn)代表右線(xiàn)圈的電流。一個(gè)周期共有24個(gè)微步組成，線(xiàn)圈上的電流波形近似于正弦波型。
圖4所示的是瑞薩H8S/228X儀表盤(pán)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、PWM調光器、CAN和LCD。
圖5所示為H8SX/1544儀表盤(pán)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，包括轉速表和速度、E2PROM和PC?？驁D給出了各個(gè)功能模塊；圖的右邊是4步進(jìn)電機、揚聲器、2步進(jìn)電機、PWM調光器、CAN1、CAN2和LCD。
H8S/228X的開(kāi)發(fā)工具軟件包括編譯器、匯編程序和連接程序，還有調試器和模擬器；硬件包括仿真器、JTAG仿真器、評估板和CPU板。
HEW是瑞薩自主開(kāi)發(fā)、支持自己MCU的開(kāi)發(fā)環(huán)境，功能包括：代碼和調試支持，全面的仿真能力，自動(dòng)產(chǎn)生啟動(dòng)代碼，帶有彩色鍵盤(pán)功能的集成編輯器，根據功能可以利用圖形顯示執行周期數，全面的斷點(diǎn)功能，可視調試功能，包括圖形和波形顯示，并且可集成的第三方工具。
E6000仿真器具有零等待狀態(tài)實(shí)時(shí)仿線(xiàn)個(gè)PC斷點(diǎn)，總時(shí)間或相關(guān)執行時(shí)間的分辨率可以達到20ns至16us；此外還有多種目標時(shí)鐘可以選擇。
車(chē)身模塊共包括八個(gè)部分：中央車(chē)身控制器/網(wǎng)關(guān)（BCM；CEM）、包括車(chē)門(mén)模塊、柱式集成模塊（CIM；MRSM）、加熱、通風(fēng)和空調（HVAC）、座椅模塊（SCS）、前燈、雨刷以及無(wú)鑰門(mén)禁。M16C系列車(chē)身平臺有三個(gè)系列：32位的M32C架構模塊、16位的M16C架構模塊，還有8位的R8C架構模塊。這些系列引腳兼容，軟硬件兼容，外設兼容。瑞薩的車(chē)身低端MCU產(chǎn)品包括16位MCU，20至32MHz，20引腳 到100引腳。針對中國市場(chǎng)推廣R8C/20/21/22/23; R8C/28/29;M16C/28/29。高/中端車(chē)身高M(jìn)CU產(chǎn)品包括16/32位MCU， 1到4 個(gè)CAN。
R8C/Tiny系列的產(chǎn)品命名為M16C系列代表（M16C平臺）；CPU是R8C；產(chǎn)品命名：R8C/Tiny，其中R代表瑞薩，8代表內部外設總線(xiàn)位），C代表小型（沿用M16C系列命名），/代表沿用M16C系列命名，Tiny代表最少引腳的單片機和片上小型閃存。
用于R&C/22組、R&C/23組MCU的CAN（控制局域網(wǎng)絡(luò )）模塊是一個(gè)執行CAN 2.0B協(xié)議的通信控制器。R&C/22組、R&C/23組包含一個(gè)完整CAN模塊，可以發(fā)送和接收標準（11位）ID和擴展（29位）ID格式的信息。
硬件LIN的主節點(diǎn)模式具有：產(chǎn)生同步中斷、檢測總線(xiàn)沖突的功能；從節點(diǎn)模式具有檢測同步中斷、測量同步場(chǎng)、控制輸入到UART0的同步中斷和同步場(chǎng)信號、檢測總線(xiàn)沖突的功能。
問(wèn)：瑞薩單片機與Freescal、Infineon、等公司的產(chǎn)品相比,在性能、成本、開(kāi)發(fā)方便性、供貨方面有何優(yōu)勢？
答：針對汽車(chē)市場(chǎng)，Renesas MCU有很高的市場(chǎng)占有率。Dashboard MCU 相對以上公司而言，我們提供了高性?xún)r(jià)的專(zhuān)用MCU。我們可以提供兩種儀表參考方案，加速客戶(hù)的開(kāi)發(fā)。
問(wèn)：汽車(chē)產(chǎn)品的EMC性能要求較高，Renesas MCU的EMC 性能如何?在使用時(shí)需要采用什么措施?
答：瑞薩汽車(chē)領(lǐng)域的產(chǎn)品均是汽車(chē)級的產(chǎn)品，不僅包括汽車(chē)級的溫度范圍，還包括汽車(chē)級的質(zhì)量標準。瑞薩汽車(chē)儀表MCU的EMC都有相關(guān)的應用測試數據，性能很好。
問(wèn)：瑞薩儀表盤(pán)提供了哪些車(chē)行信息，有哪些獨特之處？16位及32位MCU分別對應哪類(lèi)應用？
答：汽車(chē)儀表一般指示發(fā)動(dòng)機轉速、車(chē)速、水溫、油表等。瑞薩汽車(chē)儀表應用方面有H8S/228x系列，為16位單片機,針對通用市場(chǎng)，4表，LCD段式顯示；還有高端產(chǎn)品H8SX/1544系列產(chǎn)品，為32位單片機，雙通道CAN，高端顯示。
答：LIN應用于速度低、可靠性要求不高的場(chǎng)合，如應用于車(chē)身輔助系統：后視鏡，電動(dòng)車(chē)窗，門(mén)鎖，電動(dòng)座椅等。CAN速度可靠性都比較高，可應用于汽車(chē)、工業(yè)領(lǐng)域等多種場(chǎng)合。
答：CAN在不同領(lǐng)域中的應用，由不同的國際標準支持其物理層。如DS-102標準中應用DB9連接器。
答：瑞薩具有儀表領(lǐng)域專(zhuān)用的單片機，其具有的電機控制PWM模塊可以直接控制步進(jìn)電機，不需要外部驅動(dòng)器，能夠為用戶(hù)節約空間和成本。使用瑞薩單片機的專(zhuān)用步進(jìn)電機PWM控制單元可以很好的控制儀表指針的轉動(dòng)，具有穩定性、平滑性等性能，涉及到軟件控制算法，瑞薩可以提供相關(guān)方案及建議。
問(wèn)：瑞薩單片機在低功耗方面為何不支持掉電模式，是否基于穩定性方面的考慮？
答：瑞薩H8S/228x系列單片機有多種低功耗模式，高速模式、中速模式、軟硬件睡眠模式等，可以獨立關(guān)閉單片機的各個(gè)外圍設備模塊。H8S/2280睡眠時(shí)的功耗，典型值為2μA，可以滿(mǎn)足應用需求。
問(wèn)：汽車(chē)點(diǎn)火對MCU會(huì )產(chǎn)生怎樣的影響？如何消除汽車(chē) 點(diǎn)火對MCU產(chǎn)生的影響？
答：汽車(chē)點(diǎn)火會(huì )產(chǎn)生強大的干擾訊號，瑞薩MCU有良好的抗干擾能力，加上布板時(shí)對干擾的考慮，足以應付這些干擾對MCU的影響。
答： 有專(zhuān)門(mén)的16位MCU控制汽車(chē)視頻系統。主要是應用了SH4/4A 。
答：瑞薩提供汽車(chē)導航系統專(zhuān)用的32位SH4AMCU，其強大功能足以提供語(yǔ)音功能。
答：瑞薩汽車(chē)儀表MCU的LCD模塊包括LCD控制器/驅動(dòng)器，可以直接驅動(dòng)段式LCD屏。
答：H8S/2282 針對基本儀表需求市場(chǎng)；H8SX/1544針對高端市場(chǎng)，R8C 主要對車(chē)身市場(chǎng)。
答：瑞薩H8S/228x采用E6000仿真器，為全實(shí)時(shí)仿真工具，使用簡(jiǎn)單方便。關(guān)于瑞薩開(kāi)發(fā)環(huán)境，瑞薩擁有自主的C編譯器，支持C語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言、C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)。瑞薩擁有仿真器、在線(xiàn)調試器等工具。也可以支持第三方編譯器和調試工具。
問(wèn)：瑞薩在協(xié)助客戶(hù)開(kāi)發(fā)CAN/LIN應用產(chǎn)品方面，能否提供代碼/庫之類(lèi)的支持？
答：CAN：由于應用環(huán)境比較復雜，提供樣例程序，用戶(hù)根據需要修改。LIN：標準庫由瑞薩第三方party提供。
答：為了保證A/D轉化的精度，有必要對內部的CAP進(jìn)行完全充電，但是如果轉換的目標阻抗太大，充放電將花費不少時(shí)間，轉化數據也不太準確，需盡量減少阻抗。同時(shí)在A(yíng)/D口加上小電容也可以穩定。
