【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
相关技术文档：
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 8
本网站所有内容禁止转载，否则追究法律责任！
评论
全部评论（8）
-
![]()
![]()
xiaoRobert Lv5. 技术专家 2020-01-19写的挺不错，体现了如何选型 -
![]()
![]()
断翅蝴蝶 Lv7. 资深专家 2018-11-30不错的 -
![]()
![]()
用户_8239 Lv7. 资深专家 2018-03-03一起学习，共同进步。 -
![]()
![]()
用户_8239 Lv7. 资深专家 2018-03-03学习 -
![]()
![]()
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 -
![]()
![]()
yingqiming Lv7. 资深专家 2017-11-17很实用！ -
![]()
![]()
海绵宝宝 Lv7. 资深专家 2017-06-09能说说碰到的问题就更好了 -
![]()
![]()
莺莺 Lv7. 资深专家 2017-06-08很实用
相关推荐
满足汽车安全最高等级ASIL-D标准的车身控制MCU
RH850/P1x-C系列是32位汽车级微控制器(MCU) RH850/P1x系列的高端版本，专门为未来汽车中各类高级系统所需要的传感器融合、网关和高级底盘系统应用而设计。
新产品 发布时间 : 2016-02-28
【产品】采用嵌入式MONOS FLASH技术的汽车级32位MCU RH850/F1x，增添数据加密功能和诊断功能
现今汽车的节能与安全是人们日益关注的问题。同时汽车网络变得越来越多样，电子控制单元面对的数据量也越来越大。为了满足这些汽车车身应用要求，瑞萨推出了RH850/F1x系列
新产品 发布时间 : 2016-04-20
【产品】采用40nm MONOS工艺制造的32位汽车级MCU，适用于电动汽车系统
针对混合动力汽车（HEVs）和电动汽车（EVs）系统控制应用，Renesas（瑞萨电子）推出了32位汽车级微控制器（MCU），型号为RH850/C1x。RH850/C1x采用Renesas先进的40nm MONOS工艺制造，不仅可以帮助嵌入式工程师增强系统的性能，降低成本，同时还可以提高电动汽车控制系统的安全等级。
新产品 发布时间 : 2016-01-26
【应用】芯力特车规级CAN总线收发器用于汽车空调控制器，带远程唤醒功能的低功耗待机模式，灵活数据速率5Mbps
针对空调多元化的操作模式，现在都要进行带MCU控制模块的新型设计。空调控制器系统和整车ECU之间的通讯一般都通过CAN实现。本文主要介绍芯力特车规级总线收发器SIT1044QT在汽车空调控制器的应用。
应用方案 发布时间 : 2022-12-14
【应用】16MHz无源晶振CX2016SA16000D0HSSCC用于汽车空调控制器主控MCU设计，精度达±20ppm
为保证汽车空调控制器主控MCU下达的程序指令稳定准确运行，推荐选择KYOCERA无源晶振CX2016SA16000D0HSSCC，典型负载电容8pF，常温25℃条件下调整频差达±20ppm，温度频差达±50ppm，有通过车规级AEC-Q200认证。
应用方案 发布时间 : 2021-04-29
【经验】瑞萨32位RH850系列MCU的调试下载指引
瑞萨车规级32位RH850系列MCU ，满足ISO26262 ASILA-ASILD各等级的功能安全需求，系统时钟达80M以上，支持浮点运算，多通道CAN通信等功能
设计经验 发布时间 : 2017-10-20
Renesas（瑞萨）电机控制微控制器（MCU）选型指南
目录- 电机MCU路线图 电机驱动推荐微控制器 16位RL78电机控制MCU RX-T电机控制MCU RA-T电机控制MCU RA-T系列主要特性 RISC-V电机专用MCU 电机控制解决方案
型号- RX200,RX6XT,RX23T,RX71M,RX2XT,RA6T3 GROUP,RISC-V-MC,RA-T,RA-T系列,RX600,RX6XX,RX63T,RX66T,RA4T1,RA6T2,RX66N,RA6T1,RX26T,RA8T2,RA6T3,RA8T1,RX62G,RA4T1 GROUP,RX-T,RA,MCK-XXXXX,RL78/G14,RA6T1 GROUP,RL78,RX74T,RX62T,RX65X,RX13T,RX7XT,RX,RX100,RISC-V,RL78/G1F,RL78/G1G,RX1XT,RL78/G24,RX7XX,RA6T2 GROUP,RX24T,RX72M,RX24U,RX72N,RA2,RA4,RXV2,RXV3,RA6,RXV1,RA8,RA-T 系列,RX23X,RX72T
一个新项目是做汽车空调控制器，为了保证主控MCU下达的程序指令稳定准确运行，一般需要一颗外置的小尺寸（2520或2016封装）、高精度、低温漂16MHz无源晶振，精度通常选择±20ppm以内，温漂选择±50ppm以内，请问是否有合适的型号推荐？
你好，推荐选择KYOCERA（京瓷）16MHz无源晶振CX2016SA16000D0HSSCC，典型负载电容8pF，常温25℃条件下调整频差达±20ppm，温度频差达±50ppm，可满足高精度、低温漂设计需求，工作温度范围-40℃~125℃，有通过车规级AEC-Q200认证，相关的数据链接如下：https://www.sekorm.com/doc/2127167.html
技术问答 发布时间 : 2023-03-06
【经验】RH850系列汽车级MCU的Code Flash结构及设计应用经验分享
RH850是Renesas瑞萨电子的最新汽车微控制器系列，可在多种可扩展产品中实现高性能与低功耗的平衡。 该系列提供了新的和高级的汽车应用所需的丰富的功能安全性和嵌入式安全性功能。该系列提供了一系列CPU内核结构（单个，多个，锁步及其组合），以支持高性能和/或高可靠性要求。RH850内部存储器主要有Code Flash、Data Flash、RAM。
设计经验 发布时间 : 2020-03-08
【经验】瑞萨RL78微控制器CAN模块基础使用指引，以RL78/F13系列的R5F10BBF微控制器为例
瑞萨汽车电子推出的RL78/F13微控制器系列，集成车载CAN总线模块，支持ISO11898-1 ,CAN2.0A＆B协议。适用于汽车控制系列，如BCM，空调控制，TPMS，RKE，PEPS等运用。 本文以R5F10BBF为例，介绍瑞萨RL78芯片的CAN模块基本配置。
设计经验 发布时间 : 2018-11-02
瑞萨电子将全面支持面向未来汽车级MCU和SoC的ISO/SAE 21434标准
2021 年 10 月 8 日，全球半导体解决方案供应商瑞萨电子集团宣布，自2022年1月起的新开发项目中，瑞萨的汽车级微控制器（MCU）和片上系统（SoC）解决方案将完全满足ISO/SAE 21434道路车辆网络安全工程国际标准。
原厂动态 发布时间 : 2021-10-08
【技术】RH850系列32位MCU三种中断功能，你知道么？
瑞萨电子RH850系列32位MCU符合ISO26262的要求，满足汽车安全等级ASILB –ASILD等级的控制芯片，在全球汽车电子市场上得到广泛应用。
技术探讨 发布时间 : 2018-02-11
【应用】瑞萨32位MCU RH850/F1K系列在高集成度的iBCM中应用
瑞萨汽车级MCU R7F7015573作为瑞萨32位芯片RH850/F1K，采用瑞萨G3KH核，集成功能安全模块ICUS（SHE功能安全），可以支持汽车功能安全等级ASIL B，176PIN多引脚，丰富的CAN总线资源，支持浮点运算，适用于汽车高集成化的iBCM控制模块
应用方案 发布时间 : 2019-01-06
在做汽车空调控制器，帮忙推荐一款车规级的6通道半桥驱动，耐压40V,必须过车规级AEC-Q100认证，可以通过16位的SPI总线控制器直接驱动的驱动IC？
推荐罗姆车规级6通道半桥驱动：BD16939EFV-CE2，满足40V耐压，通过车规级AEC-Q100认证，MCU可以通过16位的SPI总线控制器直接驱动,6.3-32V工作电压，驱动电流能力1A,详细参数参考规格是：https://www.sekorm.com/doc/925867.html
技术问答 发布时间 : 2021-06-30
【选型】用于汽车电子领域的RH850/F1X微处理器的选型指导
RH850/F1L是Renesas公司RH850/F1X系列微处理器专用在汽车车身应用的产品线，RH850/F1H是一款拥有两个RH850G3内核的32位处理器。RH850/F1H的主要特点是低功耗、高处理能力和多种外设功能。为了适应不同的车载系统，提供多种不同内存组合和封装形式。
器件选型 发布时间 : 2018-03-17
电子商城
现货市场
服务
可定制显示屏的尺寸0.96”~15.6”，分辨率80*160~3840*2160，TN/IPS视角，支持RGB、MCU、SPI、MIPI、LVDS、HDMI接口，配套定制玻璃、背光、FPCA/PCBA。
最小起订量： 1000 提交需求>
可定制PCB最高层数：32层；板材类型：罗杰斯高频板/泰康尼高频板/ZYF中英天线板/F4B高频板/高频电路板/高频混压板/高频纯压板等；最大加工尺寸：609*889mm。
最小起订量： 1 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
登录 | 立即注册
提交评论