多功能性+安全性，这款MCU引领智能汽车车灯控制

时间： 2019-07-23 来源：上海汽车

随着现代汽车技术的不断发展和成熟，人们越来越关心驾车时的舒适感和安全性。外部灯光控制系统对于夜间行车的安全性至关重要。传统的硬线外部灯光控制系统由于外部灯光功能较多、连接复杂而使电气系统的可靠性下降，伴随而来的线束磨损及老化现象和整车重量的上升，也将使汽车的安全性能降低、油耗增加。基于LIN总线的灯光控制系统以其轻便及走线简单而得到越来越多的应用。

瑞萨的MCU在汽车电子上的应用越来越普遍。瑞萨的RL78/F13系列MCU具备以下主要特色：支持简易平台的多样化产品系列，支持各种需求，例如因为系统规格的差异而能够变更ROM大小，以重新使用于完全不同的系统，上述新款MCU皆整合相同的CPU核心。周边功能则包括了汽车网路，例如CAN（控制器区域网路）及LIN（区域互连网路），以及脚位配置。如此便可以重复使用设计资产（例如软体与印刷电路板）为基础来建构开发平台，有助于提升整体系统的开发效率。

RL78/F13 包含了多种多样的硬件特性，可保证下述的功能安全性：将参考电压或电源电压进行转换，并将转换结果与标准值进行比较，从而确定 A/D 转换器工作正常的检测功能；使用中断检测堆栈溢出从而防止软件失控的功能；通过将外部时钟振荡器与内部振荡器进行比较，检测外部时钟振荡器是否停止的功能。

RL78/F13系列MCU拥有丰富的功能特性和安全性能，可满足未来电子控制单元开发的各项需求，从而能够填补市场需要。RL78/F13的内部闪存大小为16到128 KB，封装为20到80引脚。其中作为RL78/F13 系列一员的R5F10BBGKNA的程序空间是128K，Date Flash是4K，RAM大小是8K，32PIN的QFN封装。新的QFN封装在引脚侧表面设有凹口，以便在安装过程中提高焊接粘附性，可缩小印刷电路板的尺寸，与瑞萨原有的32引脚SSOP封装（窄间距小外形封装）相比面积减少约69%，从而实现整体电子控制系统的微型化。

传统的汽车外部灯光控制系统包括外部灯光控制模块、车身控制器和外部灯。目前很多汽车上应用了自动灯光控制系统以减少驾驶员对灯控制模块的频繁操作，提高舒适性和安全性。自动灯光控制在传统灯光控制系统的基础上增加了感光元件（光线传感器），一般安装在挡风玻璃上或仪表板顶上，内部光敏电阻阻值随着感光强度的变化而变化。车身控制器装在仪表板内，通过继电器及晶体管放大电路来控制各灯光电路的工作。外部灯光控制模块（包括灯光控制开关）装载仪表板上，用户可以选择自动模式控制车灯，或者手动模式控制车灯系统。

R5F10BBGKNA MCU因其卓越的性能非常适合车灯的控制。R5F10BBGKNA集成CAN、LIN总线控制器，而且有20路的10-bit。系统时钟为24M，工作温度在-40℃~125℃，有3路CSIs、2路SPIs、3路UART、4路I2Cs。通过采用更低的电流消耗的待机模式，RL78/F13 和 RL78/F14 系列MCU 的待机电流为 0.5μA。R5F10BBGKNA具有在不激活 CPU 的情况下执行 A/D 转换的功能，从而进一步降低系统能耗。其针对安全性进行了改善的结构可对电气或电子故障进行检测，从而保障系统安全性，而这一特性，对于努力达到 ISO 26262 功能安全性标准的汽车系统来说极有帮助，同时，市场对于在 MCU 内部加入自诊断功能的需求也日益强烈。

下图是采用了R5F10BBGKNA作为主控单元MCU在外部汽车车灯控制系统应用的结构图。

图1：R5F10BBGKNA在外部汽车车灯控制系统应用的结构图

在手动控制模式下，用户可通过操作灯光控制模块上的开关将不同的指令通过LIN总线发送给车身控制器，车身控制器内部处理后来控制对应的外部灯，自动控制模式下，感光元件将外部管线信号通过LIN总线传递给车身控制器R5F10BBGKNA，然后控制相应的外部灯。两种模式下，车身控制器在控制外部灯的同时，都会将控制信号通过CAN总线传递给组合仪表做出相应的显示。

系统中的灯光控制模块作为用户操作外部灯的界面，通过开关状态监测用户的操作意图，并将其处理成LIN信号发送给车身控制器来控制外部灯光。下面介绍外部灯光控制模块的设计：

灯光控制模块的主要硬件有电源控制模块、LIN收发器、主处理芯片MCU、IO及AD检测模块。电源控制模块将外部波动的电源转换成适合MCU工作的电压，为MCU提供稳定的工作环境；IO及AD检测模块将用户的操作意图以不同的电平信号输入给MCU；LIN收发器主要负责LIN数据的接收和发送、数据校验错误识别和冲突检验等；MCU则集中处理控制信号及网络信号。下图中CU部分用的是瑞萨RL78/F13系列的R5F10BBGKNA。

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