【技术大神】空调控制器设计：正确的MCU选型是系统设计成败的关键
空调控制器的具体功能因车厂车型的不同而多种多样，但无论怎么变化，里面的一些关键功能是相通的。本文将介绍一个之前笔者参与设计的汽车空调控制器项目，与大家做一个分享。
在汽车空调控制器里面，最核心的器件就是MCU，可以说选择一款合适的MCU直接关系到整个系统设计的成败。
在笔者参与的该项目中，系统对MCU要求具有如下一些主要的功能：
1）需要选用32位MCU，并且主频需要在80MHz以上；
2）Flash的大小在1M～1.5MByte，并且要求pintopin兼容；
3）要求内置DataFlash，可以模拟EEPROM的功能，可擦写次数不少于10万次；
4）支持至少两路CAN总线接口，同时需要支持LIN、SPI、IIC、UART接口；
5）支持不少于25路的AD输入；
6）支持低功耗模式，MCU在低功耗时的电流小于40uA；
7）支持至少6路以上PWM输出，并且同时每路要求可以实现不同的频率，另外PWM输出通过配置可以触发指定AD通道的同步转换；
8）支持AUTOSAR4.0.3及以上版本；
9）必须是汽车级的产品，工作温度范围在-40℃～+105℃。
针对上述要求，最终我们选择了瑞萨电子的RH850/F1L系列的MCU产品。经过对功能的比较确认，这款MCU可以很好的满足空调控制器对MCU的要求。
RH850/F1L具体相关参数如下：
1）采用最新40nmFlash技术而设计的32bitMCU，最高主频可以达到96MHz。
2）RH850/F1L的144pin产品可以支持768KB～2MB的Flash，并且pin to pin兼容。
3）支持32KB和64KB大小的内置DataFlash模拟EEPROM功能，可以支持10万次以上的擦写。
4）可以支持6路CAN以及其他接口，可以支持36路AD。
5）支持DEEPSTOP模式，电流典型值可以做到35uA。
6）为了提高系统的实时性，RH850/F1L支持PWM与AD的联动功能，同时降低CPU的负荷。
7）RH850/F1L可以支持AUTOSAR3.2和4.0.3两个版本，同时在设计的时候完全按照汽车等级的产品在设计。温度范围支持-40℃～105℃和-40℃～125℃。
同时，这个系列的产品在Flash大小、引脚数和CAN的路数等方面也都有很好的扩展性，对于以后其它项目的推广也有很好的移植性。
该系统中包括了CAN、LIN通信功能，按键，车内/外温度传感器，日光传感器，湿度传感器，压力传感器，鼓风机的驱动，LCD显示等功能。下图是与MCU直接相连的部分结构框图。
图1：基于RH850F1L的汽车空调控制框图
笔者设计的是一款全自动空调，当驾驶员设定好温度后，如果车厢内的温度低于设定的温度，控制系统ECU发送指令给电机，混合空气阀关闭蒸发器侧通道，并打开从暖气散热片一侧来的通道，使车内的温度迅速升高到设定的温度；当车厢内的温度高于驾驶员设定的温度时，控制系统ECU发送指令给电机，混合空气阀打开从蒸发器一侧来的通道，并关闭暖气热散热器一侧的通道，并使鼓风机电机高速运转，使车内温度迅速下降到驾驶员设定的温度。
通过空调控制器的工作原理我们也可以看出，它在运行的过程中需要实时地监测各种传感器的数据，从而获得车内、车外温度，日光照射的数据，压力数据等，然后根据这些数据去控制相应的执行机构。RH850/F1L在设计的时候充分考虑了这方面的应用，在MCU里面设计了多达60路的AD，并可以支持12bit精度，大大提高了设计的方便性和温度控制的准确性。同时，RH850/F1L的AD功能和PWM功能可以支持联动，也就是PWM可以通过硬件的方式触发AD的转换，不需要CPU的参与，既提高了整个系统的实时性、又可以降低CPU的工作负荷。
在国产化的进程中，越来越多的企业开始涉足研发空调控制器，这时候一开始的关键器件的选择就会尤为重要。选择一款硬件功能强大，可以说对于每个设计者来说都是一劳永逸的事情。
作者：简单的匠人
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xiaoRobert Lv5. 技术专家 2020-01-19写的挺不错，体现了如何选型 -
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断翅蝴蝶 Lv7. 资深专家 2018-11-30不错的 -
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用户_8239 Lv7. 资深专家 2018-03-03一起学习，共同进步。 -
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用户_8239 Lv7. 资深专家 2018-03-03学习 -
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天府大懒猫 Lv6. 高级专家 2017-11-20很厉害啊，我目前都是做一些简单的应用，需要学习的还很多 -
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yingqiming Lv7. 资深专家 2017-11-17很实用！ -
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海绵宝宝 Lv7. 资深专家 2017-06-09能说说碰到的问题就更好了 -
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莺莺 Lv7. 资深专家 2017-06-08很实用
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