我們離開汽車時，按一下遙控器，就可以鎖住汽車并保護汽車的安全，直到我們回來。相對于人工上鎖（有時把車鑰匙鎖在車內(nèi)），遙控鑰匙在安全和便利性方面是極大的改進。車內(nèi)電子系統(tǒng)的數(shù)量正迅速增加，提供了再造和簡化通用系統(tǒng)、開發(fā)新系統(tǒng)的工程設(shè)計機會，使所有系統(tǒng)更智能、更安全、更牢靠、比以往任何時候都更生態(tài)友好。本文介紹了如何用于車身控制器單元（BCU）車輛系統(tǒng)的新技術(shù)。
首先，讓我們深入地分析一下三個新的技術(shù)驅(qū)動因素：
-高性能 —— 實現(xiàn)復(fù)雜的系統(tǒng)控制
-更低功耗 —— 幫助為下一代保護環(huán)境和資源
-適應(yīng)簡便 —— 高水平的集成能使工程師構(gòu)建用戶可迅速了解的高質(zhì)量系統(tǒng)
上述要點只指出了現(xiàn)代系統(tǒng)的一個關(guān)鍵特性。雖然它們看起來是獨立的，然而經(jīng)驗證明，在構(gòu)建強大的系統(tǒng)時，這些要點中每個都成為設(shè)計的必要部分。
讓我們來探究一下飛思卡爾汽車產(chǎn)品是如何滿足這三個驅(qū)動因素的。
MPC5516 概述
MPC5516是面向汽車應(yīng)用的32位MPC551x系列微控制器之一。它提供與智能開發(fā)工具均衡的豐富特性。設(shè)計人員可以從各種嵌入式外設(shè)（DSPI、IIC、eSCI、FlexCAN、FlexRay?、定時器和eQADC等）、1 MB閃存和64 KB RAM支持的雙核計算能力中受益。
大量先進的低功耗技術(shù)實現(xiàn)省電功能，最大程度降低系統(tǒng)功耗。最有影響的是被稱為Sleep 2的低功耗模式，這時部分RAM開啟。在該模式中，MCU內(nèi)核消耗約60 μA，并且可以被內(nèi)部定時器溢出或I/O管腳電平/邊沿喚醒。當(dāng)MCU喚醒程序完成時，用戶可以根據(jù)重啟恢復(fù)指針寄存器的定義選擇程序計數(shù)器開始計數(shù)的位置（即喚醒功能后將立即處理哪一部分應(yīng)用代碼）。
MPC5516 MCU提供LQFP和BGA的封裝。
MC33696 概述
MC33696是鎖相環(huán)（PLL）調(diào)諧的UHF收發(fā)器，旨在用于304、315、426、434、868和915 MHz工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)（ISM）頻段。
該接收器模塊基于超外差架構(gòu)，包含一個Rx數(shù)據(jù)管理器，用于曼徹斯特編碼（也稱為相編碼）的數(shù)據(jù)解碼。該接收器包括一個用于LNA增益控制的信號強度測量裝置。它還擁有一個選通振蕩器，當(dāng)需要降低接收器電源功耗但需要保持接收器就緒狀態(tài)時，該振蕩器被廣泛采用。
發(fā)射器Tx數(shù)據(jù)管理器通過ON/OFF或FSK鍵控調(diào)制編碼數(shù)據(jù)。頻率合成模塊由PLL驅(qū)動的本地振蕩器和提供參考頻率的晶體振蕩器組成。
該器件由SPI總線控制。在接收無線消息時，MC33696就像是一個主SPI總線；然而在發(fā)射時，SPI模塊被配置為從SPI。SCLK和MOSI信號在MCU和MC33696間傳送消息數(shù)據(jù)。
MC33742 概述
MC33742系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片（SBC）是一個單芯片解決方案，它在一個封裝中集成了常用的汽車系統(tǒng)塊，以減少主板空間。SBC含有2個電壓調(diào)節(jié)器VDD和V2、一個CAN收發(fā)器、看門狗和低功耗管理模塊。+5V VDD電壓調(diào)節(jié)器得到完全保護，并能夠提供高達(dá)200 mA的電流。+5V V2跟蹤調(diào)節(jié)器使用外部PNP晶體管，因而電流輸出由晶體管參數(shù)決定。
高速CAN收發(fā)器能夠以高達(dá)1 MBd的波特率發(fā)射數(shù)據(jù)。CAN模塊得到完全保護，在收到CAN消息時，喚醒SBC離開停止和休眠模式。內(nèi)部看門狗可以配置為窗口或超時操作。溢出時間可以分4步選擇，從10ms至350ms不等。當(dāng)在專用調(diào)試模式中運行器件時，可禁用看門狗。
MC33742可配置為正常、待機、停止和休眠模式。具有4個喚醒輸入的內(nèi)部切換高邊輸出給了設(shè)計人員從外部事件喚醒系統(tǒng)的機會，如通過鍵盤喚醒。8個控制和狀態(tài)寄存器決定了SBC行為。所有寄存器都由SPI總線進行配置。
它是如何全部融入RKE應(yīng)用的？
對汽車遙控鑰匙（RKE）應(yīng)用來說，三種飛思卡爾器件都是出色的解決方案。MPC5516 MCU為整個系統(tǒng)控制和消息處理提供充足的計算能力。它包括各種低功耗模式選項和FlexCAN外圍設(shè)備，用于建立CAN連通性。
MC33742 SBC為系統(tǒng)提供+5V的電源，集成的CAN收發(fā)器通過CAN總線傳輸消息。各種SBC低功率模式通過智能系統(tǒng)喚醒功能實現(xiàn)均衡?？傊?，這些功能使MC33742器件成為RKE應(yīng)用的內(nèi)核部件。
通過應(yīng)用MC33696收發(fā)器（一個專門用于無線消息發(fā)射的集成解決方案），UHF頻段無線連接被建立起來。
通常，有兩種密鑰系統(tǒng)電路拓?fù)?。系統(tǒng)1在低功率模式中實現(xiàn)盡可能低的功耗（見表1），然而卻需要其他組件。反之，系統(tǒng)2融入了少量的必要組件，實現(xiàn)系統(tǒng)喚醒，但低功率模式中的功耗比系統(tǒng)1高。
系統(tǒng)1和系統(tǒng)2初始化
當(dāng)系統(tǒng)電源接通后，MC33742 +5V調(diào)節(jié)器VDD被打開，SBC進入正常請求模式。MPC5516現(xiàn)在被供電，進入復(fù)位后的狀態(tài)。MCU通過SPI 1配置MC33742看門狗。然后，SBC進入正常模式，初始化被處理。SBC看門狗定期由MCU觸發(fā)。MC33742又打開一個+5V調(diào)節(jié)器V2，為通常在BCU區(qū)內(nèi)的其他系統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)電源，如eXtreme開關(guān)器件、COSS和MSDI，并且MCU處理BCU應(yīng)用配置。
通過把MC33696置入接收模式，系統(tǒng)配置完成?，F(xiàn)在，BCU準(zhǔn)備執(zhí)行應(yīng)用設(shè)計人員定義的各種任務(wù)。
讓我們看看當(dāng)驅(qū)動器上鎖并保護汽車或不鎖并不保護汽車時，系統(tǒng)1和系統(tǒng)2是如何運轉(zhuǎn)的。
系統(tǒng)1——保護汽車
該流程可分成以下幾個步驟：
消息接收
遙控發(fā)射上鎖和保護汽車消息。MC33696處理并解碼曼徹斯特編碼消息?，F(xiàn)在，SPI 2總線攜帶消息數(shù)據(jù)，這在期間，MC33696作為主SPI 2，MCU作為從SPI 2。數(shù)據(jù)發(fā)射由SCLK和MOSI信號管理，并維持已配置的波特率。一旦該消息被接收，MCU就驗證數(shù)據(jù)內(nèi)容，避免錯誤解碼。
消息驗證
驗證消息數(shù)據(jù)用曼徹斯特編碼算法編碼。MCU定時器外設(shè)可用于簡化編碼流程。MCU SPI模塊現(xiàn)在被配置為主SPI 2總線，而MC33696操作從接收模式更改為發(fā)射模式。數(shù)據(jù)發(fā)射采用SCLK、MOSI和SS線路開始。遙控器單元驗證消息數(shù)據(jù)，驗證成功時，發(fā)回驗證代碼。消息驗證流程可根據(jù)需要多次重復(fù)，循環(huán)次數(shù)是系統(tǒng)設(shè)計人員的選擇。
系統(tǒng)配置
一旦收到驗證代碼，MCU就通過CAN總線通知相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)，必須鎖住和保護汽車?，F(xiàn)在，應(yīng)用系統(tǒng)可以根據(jù)所需功能（如激活門鎖），進入低功耗模式或處理一個操作。BCU等待系統(tǒng)響應(yīng)，配置MC33696為接收模式并斷開SCLK鏈路，清空MC33696 SCLK管腳緩沖器。MCU把MC33742 L3配置為喚醒管腳并通過SPI 1發(fā)送休眠命令，以關(guān)閉VDD和V2調(diào)節(jié)器。模塊功耗從50 mA 降為100 μA（見表1），但MC33696器件除外，當(dāng)接收新的無線消息時，它需要更高功率啟用系統(tǒng)喚醒。
系統(tǒng)1——不保護汽車
處理喚醒
遙控消息通過MC33696收發(fā)器接收。MC33696 SCLK信號出現(xiàn)在MC33742 L3管腳并喚醒SBC。SBC進入正常請求模式，VDD調(diào)節(jié)器被打開。提供MCU并進行MCU初始化。
跟蹤喚醒源
通過SPI 1總線，讀取MC33742喚醒寄存器（WUR）內(nèi)容可跟蹤喚醒源。
如果MC33696觸發(fā)了系統(tǒng)喚醒功能，MCU把 SPI 2總線SPI模式配置為從模式，并互連SCLK線路。至此，由于MCU不能接收消息，好幾個消息字節(jié)已經(jīng)丟失。MCU現(xiàn)在等待新的RKE消息，驗證消息數(shù)據(jù)并以上述相同方式處理驗證。
只有驗證成功的情況下，才處理系統(tǒng)1的初始化。如果消息數(shù)據(jù)未包含不安全命令，BCU會再次進入低功率模式。當(dāng)在嘈雜環(huán)境中工作時，所描述的機制非常有用。有時，噪音可被錯誤地理解為遙控信號并導(dǎo)致系統(tǒng)錯誤。系統(tǒng)喚醒功能的另一來源可以是MC33742 CAN接收器接收到的CAN消息。
系統(tǒng)2——保護汽車
遙控器消息處理和數(shù)據(jù)驗證與系統(tǒng)1相同。除 SBC 和MCU進入不同的低功率模式外，系統(tǒng)2的配置也以相同方式進行處理。SBC為MCU維持VDD電源，并且MPC5516進入Sleep 2模式，在接收到SPI消息使啟用喚醒功能。
當(dāng)處于Sleep 2模式時，MPC5516提供如下喚醒源：
-實時時鐘（RTC）
-自動定期中斷（API）
-正向、負(fù)向或任意邊沿跳邊的I/O管腳喚醒
在系統(tǒng)2解決方案下，與SPI SCLK信號線路連接的喚醒I/O管腳用來喚醒MCU。在低功耗模式下，MCU必須定期更新SBC看門狗，防止重置。
系統(tǒng)2——不保護汽車
處理喚醒
MC33696收發(fā)器接收并解碼遙控消息。當(dāng)SCLK信號出現(xiàn)在I/O管腳上時，MPC5516離開Sleep 2模式?，F(xiàn)在，MCU既可以像在重置后那樣，也可以在程序存儲器中的某個位置啟動。之所以能夠啟動，是因為在MCU進入Sleep 2模式前，加載了重置恢復(fù)指針寄存器。重置恢復(fù)指針寄存器包括程序存儲器地址，其中處理喚醒恢復(fù)時，啟動程序計數(shù)器。
根據(jù)應(yīng)用設(shè)計人員的選擇，消息驗證算法既可從RAM也可從Flash里執(zhí)行。從RAM里執(zhí)行代碼系統(tǒng)恢復(fù)更快，然而進入Sleep 2模式前，受RAM容量和必須在RAM中復(fù)制應(yīng)用程序的限制。另外，MCU功耗隨著啟用的RAM塊數(shù)目增加而增加。另一方面，閃存為應(yīng)用代碼提供足夠的空間，但代價是系統(tǒng)恢復(fù)較慢。
（轉(zhuǎn)載）
