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瑞薩MCU在汽車儀表及CANLIN應用中的解決方案 富聯娛樂，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合并成立，致力于提供移動通信、汽車電子以及PC/AV（數碼家電）領域的半導體解決方案。在全球汽車半導體市場中，瑞薩占有7.1%的市場份額，排名第四位；在日本市場中占據第一位，市場份額為22.3%。其汽車半導體解決方案包含了安全、信息、動力總成、底盤以及車身五個方面，其中每個方面都有多種解決方案。
1. 內嵌步進電機PWM控制器：可直接控制和驅動4-6個步進電機，無需外驅動器IC，因此可以節(jié)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，同樣無需外置驅動器IC，因此可以節(jié)省成本和布局空間，具有優(yōu)良的EMI/EMC性能；
4. 強大的定時器：片上16位定時器脈沖單元有三個16位定時器通道，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，包括三個部分：定時器脈沖單元（TPU）；步進電機PWM控制器和LCD控制器。
TPU是由3個16位定時器通道組成，包括最多8個脈沖輸入/輸出，可以為每個通道設置：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；定時器計數器能夠同時寫入；可以比較匹配與輸入捕捉同時清零；利用同步計數器操作實現寄存器同時輸入/輸出；與同步運行結合的最大7相位PWM輸出。
步進電機PWM功能包括：最大16個脈沖輸出，其中兩個10位PWM通道，每個通道有8個輸出，可以直接獨立控制4個步進電機；0%至100%占空比；5個操作時鐘；可以通過16位總線接口進行高速訪問；兩個中斷源；可以設置模塊停止模式。
對于LCD控制器/驅動器，其重要功能有：28/32段×4公共引腳；段輸出引腳可用作11個幀頻的4組端口選擇；A或B波形可以用軟件進行選擇；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。
微步進電機成本低，結構簡單，但具有高可靠性，且無需維護、無需反饋元件。但是經常在低速率時出現共振效應，而且隨著速度增加轉矩會降低。圖1顯示了VID步進電機的內部結構，其中左邊是轉子，中間是齒輪，右邊是電機輸出。
電機驅動模式有分步驅動模式和微步驅動模式。圖2所示的是分步驅動的時序圖，可以看到一個周期由六步組成，脈沖序列從左向右時，指針順時針方向轉動；反之，如果脈沖序列從右向左時指針逆時針方向轉動。圖3所示的是微步驅動模式時序圖，其中藍色線代表左線圈的電流，紅色線代表右線圈的電流。一個周期共有24個微步組成，線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，框圖中給出了各個功能模塊。圖的右邊是4步進電機、PWM調光器、CAN和LCD。
圖5所示為H8SX/1544儀表盤解決方案的框圖?？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給出了各個功能模塊；圖的右邊是4步進電機、揚聲器、2步進電機、PWM調光器、CAN1、CAN2和LCD。
H8S/228X的開發(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是瑞薩自主開發(fā)、支持自己MCU的開發(fā)環(huán)境，功能包括：代碼和調試支持，全面的仿真能力，自動產生啟動代碼，帶有彩色鍵盤功能的集成編輯器，根據功能可以利用圖形顯示執(zhí)行周期數，全面的斷點功能，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)實時仿線個PC斷點，總時間或相關執(zhí)行時間的分辨率可以達到20ns至16us；此外還有多種目標時鐘可以選擇。
車身模塊共包括八個部分：中央車身控制器/網關（BCM；CEM）、包括車門模塊、柱式集成模塊（CIM；MRSM）、加熱、通風和空調（HVAC）、座椅模塊（SCS）、前燈、雨刷以及無鑰門禁。M16C系列車身平臺有三個系列：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。瑞薩的車身低端MCU產品包括16位MCU，20至32MHz，20引腳 到100引腳。針對中國市場推廣R8C/20/21/22/23; R8C/28/29;M16C/28/29。高/中端車身高MCU產品包括16/32位MCU， 1到4 個CAN。
R8C/Tiny系列的產品命名為M16C系列代表（M16C平臺）；CPU是R8C；產品命名：R8C/Tiny，其中R代表瑞薩，8代表內部外設總線位），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（控制局域網絡）模塊是一個執(zhí)行CAN 2.0B協議的通信控制器。R&C/22組、R&C/23組包含一個完整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(jié)點模式具有：產生同步中斷、檢測總線沖突的功能；從節(jié)點模式具有檢測同步中斷、測量同步場、控制輸入到UART0的同步中斷和同步場信號、檢測總線沖突的功能。
問：瑞薩單片機與Freescal、Infineon、等公司的產品相比,在性能、成本、開發(fā)方便性、供貨方面有何優(yōu)勢？
答：針對汽車市場，Renesas MCU有很高的市場占有率。Dashboard MCU 相對以上公司而言，我們提供了高性價的專用MCU。我們可以提供兩種儀表參考方案，加速客戶的開發(fā)。
問：汽車產品的EMC性能要求較高，Renesas MCU的EMC 性能如何?在使用時需要采用什么措施?
答：瑞薩汽車領域的產品均是汽車級的產品，不僅包括汽車級的溫度范圍，還包括汽車級的質量標準。瑞薩汽車儀表MCU的EMC都有相關的應用測試數據，性能很好。
問：瑞薩儀表盤提供了哪些車行信息，有哪些獨特之處？16位及32位MCU分別對應哪類應用？
答：汽車儀表一般指示發(fā)動機轉速、車速、水溫、油表等。瑞薩汽車儀表應用方面有H8S/228x系列，為16位單片機,針對通用市場，4表，LCD段式顯示；還有高端產品H8SX/1544系列產品，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合，如應用于車身輔助系統：后視鏡，電動車窗，門鎖，電動座椅等。CAN速度可靠性都比較高，可應用于汽車、工業(yè)領域等多種場合。
答：CAN在不同領域中的應用，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：瑞薩具有儀表領域專用的單片機，其具有的電機控制PWM模塊可以直接控制步進電機，不需要外部驅動器，能夠為用戶節(jié)約空間和成本。使用瑞薩單片機的專用步進電機PWM控制單元可以很好的控制儀表指針的轉動，具有穩(wěn)定性、平滑性等性能，涉及到軟件控制算法，瑞薩可以提供相關方案及建議。
問：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(wěn)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，可以獨立關閉單片機的各個外圍設備模塊。H8S/2280睡眠時的功耗，典型值為2μA，可以滿足應用需求。
問：汽車點火對MCU會產生怎樣的影響？如何消除汽車 點火對MCU產生的影響？
答：汽車點火會產生強大的干擾訊號，瑞薩MCU有良好的抗干擾能力，加上布板時對干擾的考慮，足以應付這些干擾對MCU的影響。
答： 有專門的16位MCU控制汽車視頻系統。主要是應用了SH4/4A 。
答：瑞薩提供汽車導航系統專用的32位SH4AMCU，其強大功能足以提供語音功能。
答：瑞薩汽車儀表MCU的LCD模塊包括LCD控制器/驅動器，可以直接驅動段式LCD屏。
答：H8S/2282 針對基本儀表需求市場；H8SX/1544針對高端市場，R8C 主要對車身市場。
答：瑞薩H8S/228x采用E6000仿真器，為全實時仿真工具，使用簡單方便。關于瑞薩開發(fā)環(huán)境，瑞薩擁有自主的C編譯器，支持C語言、匯編語言、C++語言開發(fā)。瑞薩擁有仿真器、在線調試器等工具。也可以支持第三方編譯器和調試工具。
問：瑞薩在協助客戶開發(fā)CAN/LIN應用產品方面，能否提供代碼/庫之類的支持？
答：CAN：由于應用環(huán)境比較復雜，提供樣例程序，用戶根據需要修改。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間，轉化數據也不太準確，需盡量減少阻抗。同時在A/D口加上小電容也可以穩(wěn)定。
