【技术大神】带诊断功能的PWM：汽车大灯设计的有力帮手

时间： 2019-07-02 来源：技术大神活动文章

技术问答

在汽车电子的灯光控制中，尤其是大灯的控制非常的重要。由于大灯的亮度需要根据实际的环境来进行调节，因此不管是传统的灯泡的控制，还是LED大灯的控制，都需要用到PWM信号来实现。那么为了保证灯光控制的正确性，如何正确有效的检测PWM的输出就显得尤为重要了。

笔者参与了为德国某OEM设计的汽车前大灯项目，该项目对灯光控制的可靠性提出了非常高的要求，要求能实时监测灯光是否处于正常状态。经过功能要求分析之后发现，实现这一功能主要是判断PWM的输出是否跟我们预期一致。并且我们只能通过检测PWM输出的高电平时间段来检测，因为只有这时候的光源才是工作在“开”的状态的。一旦检测的结果跟预期的结果不一样，这时候就需要通知CPU进行对应的控制。

仅从功能的角度来说，我们可以使用一个单独的AD来采集外部对应电路的数值，然后由软件实时的判断采集到的数值是否在要求的范围之内。但是这样的方法会带来几个明显的问题：

1）如前所述，我们只能够在PWM输出高电平的时间段进行外部信号的采集，但由于PWM的输出是由硬件控制的，这样在软件上不好控制AD的采样时间点；

2）如果由软件去比较AD的采样值，就会占用大量的CPU时间，同时为了满足实时性的要求就会需要很高性能的CPU频率。

经过一番选型比较之后，我们发现R7F7010333AFP这款MCU可以满足这个要求，因为它针对大灯控制专门设计了一个集成的功能：带诊断功能的PWM输出 (PWM Output with Diagnostic)。该功能实现了DMA、PWM、AD以及中断的联动功能，上述提到的整个过程都可由硬件完成，无需CPU的介入。这对上述提到的两个关键问题都有了很好的对应。

首先是对PWM进行的设置。这里跟一般的PWM设置没有太大的区别，主要是设置周期和占空比。需要注意的是，为了实现跟AD的联动功能，它有一个专门的寄存器可以设置，当PWM输出高电平之后多长时间触发AD来采集外部信号，这个功能正是解决上面提到的第一个问题的。

其次就是对AD的设置。同样与普通MCU相比，该芯片的AD功能比较有特点的是它有两个专门的寄存器可以设置上下限的阈值，只要AD采集到的值在这两个阈值之间，就表明PWM输出的信号一切正常。否则，AD converter就会产生一个错误中断去通知CPU，CPU就可以根据此信号进行相应的处理了。这个功能则很好地把CPU释放出来了。

下图是带诊断功能的PWM输出的功能框图。

为了获得良好的视觉效果，避免出现闪烁的现象，一般我们把PWM输出的频率设置在50Hz – 60Hz左右，并且单个项目中的PWM频率是固定的。笔者在使用这个功能的过程中，充分感受到了这个功能给设计工程师所带来的便利性。由于在整个软件处理过程中CPU参与很少，所以我们在设计软件的时候基本不用单独再计算由此而增加的CPU负荷；更不用去考虑PWM、AD等模块之间相互联动的时序以及配合问题。所以从“攻城狮”的角度来讲，这个功能绝对算得上“急人之所急，想人之所想”的完美功能了！

作者：简单的匠人

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全部评论（4）

用户_2237 Lv5 2020-09-08

学习
用户_8239 Lv7. 资深专家 2018-03-03

值得拥有！
Craig Lv3. 高级工程师 2016-08-20

不错，学习了
BATI Lv7. 资深专家 2016-08-19

实战分享，非常好

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