Freescale 车身控制模块(BCM) 解决方案
中国汽车业已成为全球第一市场，标志着中国汽车产业进入了白热化竞争时代，因此，人们对汽车的操控性，安全性，易用性，舒适性，以及智能化要求也越来越高，更大的空间需求和更多的零部件因而产生了冲突，这就要求汽车零部件，特别是汽车电子往功能集中化、控制智能化、信息网络化方向发展，同时确保产品高性能低成本以应对竞争激烈的市场。在众多的汽车电器中，首先聚焦的就是车身控制模块（BCM）。作为车身电器的大总管和中枢神经，BCM的功能越来越强大，集成度也越来越高，这就要求有更专业半导体器件作为支撑。
作为汽车半导体行业的领导者，Freescale一直致力于中国市场的开发和服务，推动汽车零部件产业的国产化进程，协助各厂商实现高性价比，更安全，更先进的产品。
本文对Freescale的车身控制模块方案进行介绍，本方案主要由MC9S08DZ128，MC33880，MC33742，MC33596构成，主要包括：车灯控制、车锁控制、后备箱控制、玻璃升降器控制、油箱盖控制，无钥匙进入系统以及CAN总线通信技术的实现。
BCM功能概述
随着人们对汽车功能的需求越来越多，车身电子也越来越多，越来越复杂，通常来说车身控制模块包含的功能有：车灯控制、车门控制、车窗控制、开关及模拟信号采集，CAN总线通信等，本文所提供的Freescale车身控制模块为客户提供低成本，高性能的解决方案，主要包括以下功能：
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序号
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功能 |
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1 |
车锁控制 |
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2 |
第三制动灯 |
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3 |
油箱盖控制 |
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4 |
后备箱控制 |
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5 |
胎压检测 |
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6 |
玻璃升降器控制 |
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7 |
门开启警示灯 |
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8 |
开关背光 |
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9 |
儿童锁 |
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10 |
后备箱灯 |
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11 |
CAN 通讯 |
表一、Freescale车身控制模块功能概览
二、Freescale BCM原理框图
三、Freescale BCM信号列表
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序号
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名称 |
I/O |
类型 |
|
1 |
点火开关 |
In |
CAN |
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2 |
RKE信号 |
In |
CAN |
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3 |
前排开关信号 |
In |
CAN |
|
4 |
儿童锁信号 |
In |
CAN |
|
5 |
后排开关信号 |
In |
数字信号 |
|
6 |
玻璃升降器电机信号 |
Out |
模拟信号 |
|
7 |
车速信号 |
In |
CAN |
|
8 |
车速异常信号 |
In |
CAN |
|
9 |
碰撞信号 |
In |
CAN |
|
10 |
门状态信号 |
In |
CAN |
|
11 |
RKE信号 |
In |
CAN |
|
12 |
机械钥匙开关 |
In |
开关信号 |
|
13 |
内拉索（前排） |
In |
开关信号 |
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14 |
中控锁信号 |
In |
开关信号 |
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15 |
电机控制 |
Out |
模拟信号 |
|
16 |
车速信号 |
In |
CAN |
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17 |
车速异常信号 |
In |
CAN |
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18 |
制动信号 |
In |
CAN |
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19 |
门状态信号 |
In |
CAN |
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20 |
后备箱状态信号 |
In |
CAN |
|
21 |
儿童锁信号 |
In |
CAN |
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22 |
停车尾灯信号 |
In |
CAN |
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23 |
背光等级信号 |
In |
CAN |
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24 |
第三制动灯 |
Out |
数字信号 |
|
25 |
门开启警示灯 |
Out |
数字信号 |
|
26 |
后备箱灯 |
Out |
数字信号 |
|
27 |
开关背光 |
Out |
数字信号 |
|
28 |
预留背光 |
Out |
数字信号 |
|
29 |
后备箱开关信号 |
In |
CAN |
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30 |
四锁联动信号 |
In |
逻辑信号 |
|
31 |
后备箱控制 |
Out |
模拟信号 |
|
32 |
四锁联动信号 |
In |
逻辑信号 |
|
33 |
油箱盖开关信号 |
In |
CAN |
|
34 |
油箱盖控制 |
Out |
模拟信号 |
四、控制说明
本方案是典型的输入输出系统，主要通过CAN总线信号，模拟信号和各种中断信号进行信号采集，通过BCM的数据处理和转换，进行对相关车身电器设备的控制，包括：灯光、马达、继电器等进行控制，并将部分传感器采集的信号进行处理，通过CAN总线发布给个相关专业电器设备。
五、CAN总线示意图
六、芯片功能特性描述
6.1、MC9S08DZ128
• 40-MHz HCS08 中央处理器 (20-MHz 总线)
• HC08指令集并补充BGND指令
•支持最多32种中断/复位源
•支持128k Flash 2k EEPROM 8k RAM
• 两种低功耗的停止模式
• 减少功耗的等待模式
•在运行、等待和停止模式中非常低功耗的实时中断
• 多功能时钟发生器,支持PLL和FLL模式
• 看门狗复位
•带复位和中断的低压检测电路；可选择的电压阀值
• 支持非法指令代码复位
• 支持非法操作地址复位
• 支持Flash 块保护
• 支持时钟信号丢失保护
• 单线背景调试接口
• 片上及在线仿真（ICE），带总线实时捕获功能
•24 通道ADC
•两个模拟比较器ACMPx
• MSCAN —CAN协议– V2.0 A 和B；
•两个SCI
• SPI
• IIC —支持最高100kbps的总线波特率；
• TPMx — 一个6 通道（TPM1）和一个2 通道
（TPM2）；
• RTC
I• 87个通用输入/ 输出（I/O）管脚和1 个专用输入管脚
• 32个中断管脚，每个管脚带触发极性选择
• 所有输入管脚上带电压滞后和可配置的上下拉器件
• 所有输入管脚上可配置输出斜率和驱动强度
6.2、MC33880
MC33880 带SPI可配置的8路输出开关
MC33880 是由8位串行输入控制的8路硬件可配置高端或低端开关，其中的2路输出可直接有微控制器控制用于脉宽调制（PWM），MC33880可由微控制器直接控制各种各样的感性或灯类负载，其创新的监测和保护特性包括：超低等待电流，“层叠式”故障报告，为低端配置用的内部40V输出钳位，为高端配置用的内部20V输出钳位，输出特性诊断及每路输出独立的关断功能。
8个独立的高端或低端输出开关
两个输出可以用作PWM控制
逻辑输入兼容于TTL/CMOS电平
SPI操作，可以达到40MHz频率
睡眠省电模式
上电复位
每个开关都有相应的SPI输出诊断位
6.3、MC33742
MC33742系统基础芯片（SBC）是一个单芯片解决方案，它在一个封装中集成了常用的汽车系统块，以减少主板空间。SBC含有2个电压调节器VDD和V2、一个CAN收发器、看门狗和低功耗管理模块。+5V VDD电压调节器得到完全保护，并能够提供高达200 mA的电流。+5V V2跟踪调节器使用外部PNP晶体管，因而电流输出由晶体管参数决定。
高速CAN收发器能够以高达1 MBd的波特率发射数据。CAN模块得到完全保护，在收到CAN消息时，唤醒SBC离开停止和休眠模式。内部看门狗可以配置为窗口或超时操作。溢出时间可以分4步选择，从10ms至350ms不等。当在专用调试模式中运行器件时，可禁用看门狗。
MC33742可配置为正常、待机、停止和休眠模式。具有4个唤醒输入的内部切换高边输出给了设计人员从外部事件唤醒系统的机会，如通过键盘唤醒。8个控制和状态寄存器决定了SBC行为。所有寄存器都由SPI总线进行配置。
·1.0Mbps 高速CAN接口，支持总线诊断功能（诊断CANH和CANL对地短路，对VDD短路，对VSUP短路）
·低压降 5.0V，200mA VDD调节器，支持电流极限、超温预警和输出监测
·可通过外部晶体管进行5.0V调节
·正常，待机，停止和睡眠模式，
·150mA高端的外部电路控制开关输出
·4个外部唤醒输入
·软件可编程看门狗
6.4、MC33596
MC33596可以用于远程无匙进入、车库大门控制、射频ID（RFID）产品、告警监控、无线告警与安全系统、家庭自动化和自动读表等。环境切换功能的增加使MC33596 设备非常适合用于远程无匙进入（RKE）、轮胎气压监控系统（TPMS）和车身的被动进入接收器（passive entry receiver）。
MC33596发送器的功能：
·频率：304 MHz、315 MHz、426 MHz、 434 MHz、868 MHz和 915 MHz ISM频段
·调制：OOK和FSK（软件可以选择）
·高达108 dBm的接收灵敏度
·RF收发信机可在-19到7 dBm的范围内分四个步阶编程
·配置切换
·射频发射机数据速率：高达20 kbps
·数字和模拟接收信号强度指示器（RSSI）
·自动唤醒功能（选通震荡器）
·带可编程单词识别功能的嵌入式数据处理器
·图象取消混频器
·380 kHz的IF过滤器带宽
·快速唤醒时间
·接收（Rx）模式下为9.2 mA
·数据速率：高达20 kbps
MC33596接收器的功能：
·频率：304 MHz、315 MHz、426 MHz、434 MHz、868 MHz和915 MHz ISM频带
·接收灵敏度：高达-108 dBm
·配置切换
·数字和模拟接收信号强度指示器（RSSI）
·自动唤醒功能（选通震荡器）
·带可编程单词识别功能的嵌入式数据处理器
·图象取消混频器
·380 kHz的IF过滤器带宽
·快速唤醒时间
·接收（Rx）模式下为9.2 mA
