NXP基于LIN总线的汽车氛围灯方案.pdf
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FreescaleSemiconductor应用笔记DocumentNumber:
AN4842Rev1.0,03/2014内容内容FreescaleSemiconductor,Inc.,2014.Allrightsreserved.1简介简介本应用笔记介绍了如何采用MC9S12ZVL32器件,在RGBLED照明应用中实现控制和诊断功能。
MC9S12ZVL32集成了一个16位微控制器(基于成熟的S12技术),一个汽车稳压器,一个LIN接口,一个用于感应汽车电池电压的VSUP模块,和一个HVI引脚1。
RGBLED照明应用采用FreeMASTER工具进行控制2。
本文档包含AN4842SW.zip文件,其中带有X-S12ZVL32-USLED硬件和软件文件。
1简介.12RGBLED照明应用.22.1RGBLED应用电路.32.2RGBLED控制.42.3RGBLED诊断.42.4LIN从机节点位置检测.53MC9S12ZVL32模块配置.63.1时钟、复位和电源管理单元.63.2定时器模块.63.3脉宽调制器.73.4模数转换器.73.5端口集成模块.73.6中断.84RGBLED照明应用演示.94.1硬件.94.2软件.104.3演示设置.105参考文献.146缩略语.15附录AX-S12ZVL32-USLED电路板原理图.16S12ZVLLINRGBLED照明应用照明应用基于基于MC9S12ZVL32MagniV器件器件作者:
PetrCholastaS12ZVLLINRGBLED照明应用照明应用,Rev1.0RGBLED照明应用照明应用FreescaleSemiconductor22RGBLED照明应用照明应用图1所示为RGBLED照明应用的结构框图。
蓝色框表示MC9S12ZVL32模块,浅棕色框表示软件模块。
图图1.应用结构框图应用结构框图RGBLED通过FreeMASTER工具控制页面2进行控制。
ADC会感应RGBLED的电压,并通过AMMCLIB模块3计算出LED平均电流,从而实现LED诊断功能。
RGBLED控制和诊断模块可通过LIN进行监控。
有关详细描述,请参阅以下各节。
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RGBLED照明应用照明应用S12ZVLLINRGBLED照明应用照明应用,Rev1.0FreescaleSemiconductor32.1RGBLED应用电路应用电路RGBLED通过MCUPWM1、PWM3和PWM5输出进行控制,见图2。
通过MCU的输入端AN3、AN4和AN5分别测量电阻R6、R7、R8与RGBLED的连接处电压,见表1。
MCU+5V调节器使用的是外部镇流晶体管Q3。
Q3有助于降低MCU功耗,还能提升调节器电流容量。
模块电池反接保护功能由二极管D5提供。
图图2.RGBLED应用电路表应用电路表1.RGBLEDD6引脚分配引脚分配RGBLED引脚引脚RGBLED颜色颜色RGBLED控制控制RGDLED诊断诊断A1,C1蓝PWM3AN3A2,C2红PWM1AN4A3,C3绿PWM5AN5S12ZVLLINRGBLED照明应用照明应用,Rev1.0RGBLED照明应用照明应用FreescaleSemiconductor42.2RGBLED控制控制PWM模块以16位分辨率驱动LED。
由于较高的PWM分辨率,RGBLED颜色的变化很流畅。
2.3RGBLED诊断诊断RGBLED诊断模块报告用LED二极管电压值和所用PWM占空比计算得到的实际LED平均电流。
实际LED电压在LED导通时由ADC采样,在PWM信号下降沿之后红光二极管采样约2s,绿光二极管约4s,蓝光二极管约6s。
采样值用来计算二极管电阻电压。
因电阻电压及其电阻是已知的,所以可以用来计算二极管峰值电流。
用已知的PWM占空比值和二极管峰值电流计算平均电流值。
计算是通过AMMCLIB3用16位小数算法完成的。
RGBLED照明应用照明应用S12ZVLLINRGBLED照明应用照明应用,Rev1.0FreescaleSemiconductor52.4LIN从机节点位置检测从机节点位置检测根据设计,板载LIN开关硬件可支持LIN从机节点自动寻址和菊花链,见图3。
LIN_IN和LIN_OUTLIN信号线路要么接通要么断开,依据MCUPS0输出引脚逻辑电平而定,见表2。
图图3.LIN信号线路开关信号线路开关系统上电时,LIN_IN(J1)和LIN_OUT(J2)LIN信号线路(引脚4)断开。
LIN主机单元只与最近的LIN从机单元通信。
LIN主机单元发送LIN配置帧。
LIN从机地址一旦配置完成,LIN_IN和LIN_OUT节点LIN信号线路接通,线路中的后续节点重复LIN从机配置。
该循环一直重复下去,直到LIN网络从机配置未完成为止。
表表2.LIN信号线路开关控制信号线路开关控制MCUPS0引脚引脚LIN_IN和和LIN_OUT高电平断开低电平连接?
S12ZVLLINRGBLED照明应用照明应用,Rev1.0MC9S12ZVL32模块配置模块配置FreescaleSemiconductor63MC9S12ZVL32模块配置模块配置RGBLED照明应用使用下列外围模块组合:
1.时钟、复位和电源管理单元(CMPU)2.定时器模块(TIM)3.脉宽调制器(PWM)4.模数转换器(ADC)5.端口集成模块(PIM)6.中断(INT)模块的配置和使用见后续各章。
有关MCU模块的详细信息,请参阅MC9S12ZVL32参考手册1。
开发的应用软件实现了下列功能:
RGBLED控制RGBLED诊断FreeMASTER使能有关详情,请参阅第4节,“RGBLED照明应用演示”3.1时钟、复位和电源管理单元时钟、复位和电源管理单元时钟、复位和电源管理单元(CMPU)用内部1MHz时钟信号,将CPU时钟设为64MHz,将总线时钟设为32MHz。
把内部1MHz参考时钟选为PLL(CPMUREFDIV_REFDIV=0,CPMUREFDIV_REFFRQ=0)的源时钟。
将PLLVCOCLK频率设为64MHz(CPMUSYNR_SYNDIV=31):
公式公式3-1将VCOCLK信号频率进行1分频(CPMUPOSTDIV_POSTDIV=0)。
将其用作64MHz内核时钟ECLK2X信号和32MHz总线时钟ECLK信号。
3.2定时器模块定时器模块TIM通道0作为应用调度器时基运行。
将TIM通道0比较输出设置为在出现通道比较事件时不进行操作(TIM0TCTL2_OL0=0;TIM0TCTL2_OM0=0)。
使能TIM通道0中断(TIM0TIE_C0I=1)。
将定时器单节拍配置为1s(TIM0TSCR2_PR=5)。
VCOCLK2SYNDIV1+1MHz=MC9S12ZVL32模块配置模块配置S12ZVLLINRGBLED照明应用照明应用,Rev1.0FreescaleSemiconductor73.3脉宽调制器脉宽调制器脉宽调制器模块控制板载RGBLED。
PWM模块通道运行于16位分辨率模式之下(PWMCTL_CON01=1,PWMCTL_CON23=1,PWMCTL_CON45=1,PWMCTL_CON67=1)。
把时钟B选为PWM时钟源。
PWM时钟B等于16MHz(PWMPRCLK_PCKB=1)。
通道PWM1、PWM3、PWM5产生一个开始为低电平的244HZPWM信号。
使能PWM1、PWM3、PWM5通道(PWME_PWME1=1,PWME_PWME3=1,PWME_PWME5=1)。
3.4模数转换器模数转换器模数转换器用于对RGBLED电压采样。
将ADC时钟设为8MHz(ADC0TIM=1)。
通过数据总线将ADC模块设置为存取模式(ADC0CTL_0_ACC_CFG=2)。
ADC运行于触发模式(ADC0CTL_0_MOD_CFG=1),分辨率为8位(ADC0FMT_SRES=0)。
使能列表结束中断(ADC0CONIE_1_EOL_IE=1)。
ADC模块用一个单命令序列表(ADC0CTL_1_CSL_BMOD=0)和单结果值列表(ADC0CTL_1_RVL_BMOD=0)对LED电压采样。
对LED电压进行计算,得到LED平均电流,见第2.3节,“RGBLED诊断”。
3.5端口集成模块端口集成模块端口集成模块用于驱动RGBLED(见2.2节)和控制LIN开关(见第2.4节,“LIN从机节点位置检测”)。
通过使能LED_APPLICATION_DEBUG宏,端口引脚PT3、PT4、PT5可以用来调试应用,见表3。
另外,引脚还共用SCI和TIM模块。
表表3.应用调试应用调试MCU引脚引脚LED_APPLICATION_DEBUGPT3TIMCh0中断PT4ADC列表结束中断PT5PWM下降沿已生成S12ZVLLINRGBLED照明应用照明应用,Rev1.0MC9S12ZVL32模块配置模块配置FreescaleSemiconductor83.6中断中断中断模块按照以下方式设置中断优先级,从最高优先级开始:
1.ADC0列表结束-采样结果已准备好进行后续处理2.用于应用控制的TIM通道0-1ms周期性中断3.PIM端口P-PWM模块信号下降沿已捕获RGBLED照明应用演示照明应用演示S12ZVLLINRGBLED照明应用照明应用,Rev1.0FreescaleSemiconductor94RGBLED照明应用演示照明应用演示RGBLED照明应用演示可以用随附的AN4842SW.zip文件构建,该文件中含有X-S12ZVL32-USLED电路板硬件和软件文件。
4.1硬件硬件X-S12ZVL32-USLED电路板(见图4)是用AN4842SW.zip硬件文件构建的。
这些文件包括电路板原理图、材料清单、Gerber文件和电路板制造说明。
图图4.X-S12ZVL32-USLED电路板电路板X-S12ZVL32-USLED电路板包含(见第附录A节,“X-S12ZVL32-USLED电路板原理图”):
MC9S12ZVL32LQFP32MCU,见1LIN从机节点位置检测硬件RGBLED,包括诊断硬件电池反接保护使能BDM超声波检测电路(未使用,未填充)S12ZVLLINRGBLED照明应用照明应用,Rev1.0RGBLED照明应用演示照明应用演示FreescaleSemiconductor104.2软件软件将软件文件封装成MC9S12ZVL32_RGBLED_REV1.exe文件,并包含在AN4842SW.zip文件中。
应用程序是运用CW10.3环境开发的。
MC9S12ZVL32_RGBLED_0N22G_AMMCLIB_v_1_0_0.elf文件可以在工程的FLASH文件夹中找到。
代码下载使用P&EUSBMultilink接口。
RGBLED照明应用演示展示的内容有:
RGBLED颜色控制RGBLED诊断FreeMASTER工具:
RGBLED控制RGBLED平均电流显示集成AMMCLIB3。
4.3演示设置演示设置演示设置见图5。
根据设计,在使用或不使用FreeM
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