智能汽车演进从车窗开始

        当整个汽车产业都在热衷于无人驾驶汽车的时候，我们不能避免一个尴尬的事实：目前还没有办法做到，而且未来十几年也未必能做好。但是从各种无人驾驶概念车的演示中不难发现，无人驾驶最重要的因素之一是关键部件能“自发地”工作。“兵马未动，粮草先行”是个不错的主意，与其激进地从头到尾重新定义无人汽车，不如先让一些部件智能起来，例如动力总成、车载信息娱乐系统、仪表板、安全和车身应用等汽车电子系统。而车身电子作为汽车的电子框架，可以作为智能汽车演进的起点。

        车身电子系统涉及驾驶舱内部的多种应用，涵盖了舒适性、安全和安防功能 以及高性能计算与车内网络等功能。飞思卡尔半导体（Freescale）丰富的8位、16位和32位微控制器（MCU）系列产品是这类应用的核心所在，配 以各种模拟器件，提供卓越的电源管理和控制。凭借综合全面的支持，飞思卡尔可以为车身电子应用提供完整的解决方案。车身电子应用主要包括：中央网关/车内 网络，车门、车窗升降及座椅控制，入门级车身控制模块，暖通空调（HVAC），高端车身控制模块，照明以及无线充电等。

        今天的主角是车窗，车窗虽然普通，但在最危急时刻往往成为关键的逃生通 道；此外，车窗也成为又一大“儿童杀手”，其智能的重要性可见一斑。目前，对于智能车窗的主要需求集中在防夹和车窗卡死检测。车窗防夹技术作为较早开发的 儿童安全保护技术已经普遍应用到各档次车型中，但在中国，这项技术经常只被应用在前排车窗上，却忽略了儿童经常乘坐的后排和玩耍的天窗。

S12VR车窗升降解决方案，提升安全与品质

        飞思卡尔S12 MagniV  S12VR混合信号微控制器（MCU）产品组合提供智能的、优化的集成型高精度模拟组件以及经验证的S12  MCU，因而可以简化汽车工程设计。S12VR系列是该组合中第一套基于LL18UHV处理技术的系统级封装器件，针对汽车和工业防夹车窗升降系统、电动 天窗模块、LIN控制的继电器驱动、智能执行器、基于继电器的直流电机和其他空间受限的继电器直流电机控制应用。

        飞思卡尔StarterTRAK  TRK-S12VR-WLFT低成本参考设计展示了S12 MagniV S12VR  16位MCU用于车窗升降和基于继电器的电机控制的主要优势。该StarterTRAK采用简洁的设计，具有较少的外部组件，能承受较高电压，并且占用空 间较小。该解决方案可驱动一个基于继电器的直流电机，并通过霍尔效应编码器实现了防夹和车窗卡死检测。继电器通过HVI唤醒引脚诊断。包含LIN通信功能，用于管理状态和诊断报告。目标应用包括电动车窗系统、天窗系统、分区系统和基于继电器的直流电机控制。

图1  S12 MagniV车窗升降和基于继电器的直流电机控制参考设计电路图

        该参考平台提供的软件，可以通过防夹检测作为车窗升降器继电器直流电机的一个起点。它拥有HAL和MCU初始化、自动反转程序、防夹检测、速度和方向处理、自校准和该应用所需的其他基本功能。

图2 飞思卡尔TRK-S12VR-WLFT参考设计电路板

        这款参考设计的主要特性包括：LIN连接器；通过HVIX唤醒引脚进行 继电器诊断，状态可以通过LIN发送；工作电压范围为8 V~18 V；采用32  LQFP封装；通过霍尔编码器进行防夹、电机堵转检测；通过HS0驱动的半开开关，开关状态可以通过LIN发送，开关可以通过定时或LIN命令禁用；车窗 命令开关，支持一键升/降；SWD接口。

图3 S12VR64车窗升降使用案例

集成高电压模拟组件的S12VR

        这款车窗升降参考设计的最大支持来自飞思卡尔S12VR系列，其将 NVM、数字逻辑电路和高电压模拟组件组合成一个单芯片解决方案。这些模拟组件包括一个汽车稳压器、LIN物理层、低边驱动、高边驱动和输入。新的高电压 器件都能够承受汽车环境的严格要求(高达40 V，这种情况在负载突降时会出现)，这些器件与业界公认的16位S12  CPU和存储器子系统(包含受ECC保护的闪存和真实的EEPROM)集成在一起。

        S12VR集成了一个系统中的所有元件，节省了宝贵的PCB空间，简化了设计，提高了系统的整 体质量，降低了成本。更小的PCB意味着更小的机箱，在汽车应用中减去一点点重量都会提高燃油效率。S12VR上可集成不同的组件，缩短了获得一个完整解 决方案所需要的开发时间，从而大大加快了产品上市速度。

汽车标准软件

        软件正逐渐成为客户产品差异化的杀手锏，飞思卡尔也早就着手帮助客户应对这场软件战役，以实现创新和资源整合等。从上面的介绍可以看到， S12 MagniV车窗升降参考设计的很多功能（如防夹检测、自校准）就是通过软件实现的。

        飞思卡尔的汽车标准软件产品有：微控制器抽象层MCAL（源代码）、操作系统（源代码）和配置工具（可执行文件）。对于飞思卡尔提供的软件产品，深入的硬件知识是至关重要的，如面向汽车电子微控制器的符合AUTOSAR（汽车开放系统架构）标准的软件。

        飞思卡尔提供许多S12 MCU 的AUTOSAR软件，AUTOSAR使成本效益的软件开发不再需要客户驱动程序。这使得MCU更容易使用，节省了开发和集成时间，提高了质量并降低了整体成本。

图4 AUTOSAR MCAL包

        未来，在车窗升降方面还是有一些值得深入研究之处，如自动检测车窗（内外）抛物，毕竟由车窗抛物带来的交通事故也是不少。例如，可以利用车载摄像头实时检测外部异物，如果判断有物体飞来，就自动关闭车窗并报警，以保护车内人员安全。

        对于汽车厂商来说，安全和智能永远不会过时，就先从“车窗零事故”、飞思卡尔S12 MagniV车窗升降参考设计开始吧。