瑞萨半导体是世界顶尖的半导体制造商，为汽车半导体提供全面丰富的解决方案，包括安全、底盘、信息及车身控制等领域的单片机、ASIC及MOSFET产品。本文简单介绍了上述解决方案。

汽车仪表解决方案

仪表市场发展迅速，在2004年以前，基本上以段式LCD里程表为主，近年来则发展到以大规模LCD图形显示以及网关功能集成为主，并且有两极分化的趋势。对于器件的需求也发生了变化，5V步进电机的控制集成，以及带有CAN功能的32位MCU更受欢迎，同时MCU还应具有图形的外部总线接口。瑞萨提供了低端和高端的不同产品，以满足市场需求。

仪表MCU主要有四个特点，一、内嵌步进电机PWM控制器，二、内嵌LCD控制器。前者要求能够直接控制和驱动4到6个步进电机，以节省成本和布局空间。而LCD控制器则通常具有28／32段×4个COM，可以直接控制LCD，内置控制器可以使系统具有较好的EMI/EMC性能。三、高速CPU，其最小指令执行时间可达25ns（40MHz）。第四个特点是具有强大的定时器，能够实现输入采集、输出比较、PWM以及相位计算。

以瑞萨公司的H8S/2280单片机为例，这是一款高度集成的汽车仪表专用单片机，可实现所有的仪表基本功能。它采用了H8S/2000内核，工作频率为20MHz(PLL)。具有64kB的Flash ROM和2kB的RAM存储空间。同时具有10位6通道模数转换器以及2通道SCI通信端口，可控制32×4段的LCD。而H8S/2282则在H8S/2280的基础上，提供了CAN2.0B通信功能。

下面对H8S/228X的特殊功能模块进行详细的说明，包括定时器脉冲单元（TPU）、步进电机PWM控制器及LCD控制器。

TPU

TPU由三个16位定时器通道组成，最多允许8个脉冲输入／输出，同时每个通道都可以单独设置为不同的模式，如比较匹配的波形输出，输入捕捉功能，计时器清零操作，同步运行等，也支持多定时器/计数器同时写入。图1是TPU的结构框图。

图1 TPU结构框图（略）

TPU的输入捕捉功能用于获取转速、速度等数据，其工作过程是在检测到TIOC引脚输入边沿时，将TCNT值传送给TGR。检测时可以把上升沿、下降沿或两个边沿作为检测沿。对于通道0和1来说，也可以指定另一个通道的计数器输入时钟或比较匹配信号作为输入捕捉源。图2所示的实例中，上升沿和下降沿被选择为TIOCA引脚输入采集信号的输入沿，同时，下降沿则为TIOCB引脚输入采集信号的输入沿。

图2 输入捕捉操作设置实例（略）

PWM模式

在PWM模式下，PWM波形从输出引脚输出，输出级可以选择0、1或反转输出，以响应每个TGR的比较匹配。TGR寄存器可以设置输出占空比为0%到100%，而且所有通道均可独立设置，或实现同步运行。有两种PWM模式，模式1通过TRGA与TGRB的配合由TIOCA和TIOCC引脚生成PWM，该模式下，可以实现最大4相位的PWM输出。模式2是由一个作为周期寄存器的TGR产生PWM输出，而其它寄存器则作为工作寄存器。该模式下，结合同步运行可以实现最大7相位的PWM输出。

步进电机的PWM功能包括最大16脉冲输出、两个10位PWM通道、0?1的占空比、5个操作时钟，可以通过16位总线接口进行高速访问，同时具有两个中断源，可以设置模块停止模式。图3中显示了周期寄存器的比较匹配情况，PWCNT是由输入时钟进行增量的10位计数器，PWCYR是用来设置PWM转换周期的16位读／写寄存器。

图3 工作寄存器比较匹配（略）

LCD控制器／驱动器

其功能包括28／32段×4个公共引脚，段引脚可以作为11个帧频的4组端口，A或B波形可以通过软件设置，内置电源分离电阻等，其工作模式包括待机模式、模块停止模式以及操作模式显示等。图4给出了LCD控制器的框图。

图4 LCD控制器／驱动器框图（略）

输出PWM的占空比通过引脚DTS1和DTS0来设置，可以设置为静态、1／3周期或1／4周期，引脚CMX则控制是否从多个管脚输出相同的波形，以增大驱动能力。

仪表盘解决方案

微步进电机的优点是低成本、结构简单、可靠性高、无需维护及反馈元件，但在低速率时容易出现共振效应，而随着速度增加，转矩会随之降低。微步进电机可以采用两种驱动模式即分布驱动和微布驱动。前者是通过不同时序来控制表针的转动方向，后者则通过调整占空比实现线圈电流的调整，改变表针的摆动角度。

在电池连接和点火通断时，应使指针回到其机械参考点，此过程称为“归零”，为了减少噪声，归零必须迅速。图5显示了此过程。指针的速度由启动速度达到最终速度，然后到达零位置。

图5 归零过程（略）

CAN/LIN应用解决方案

瑞萨的车身平台包括三个系列产品，即M32C、M16C和M8C，满足了高端到低端的产品需求。其中R8C/Tiny是M16C平台下的一款优秀单片机产品，具有高性能16位CPU内核，且内置标识／非标识乘法器和分压器，最高频率20MHz，带有片上闪存，内置高功能外设电路如片上振荡器、片上电压检测电路、数据闪存、高速A/D转换器等，提供了丰富的设备支持信息，以及低成本的开发环境。

图6 车身模块（略）

在R8C/22和R8C/23系列中使用了符合CAN2.0B协议的通信控制器CAN模块，它可以发送和接收标准（11位）ID和扩展（29位）ID格式信息，需要外置CAN总线驱动和接收器。图7为CAN模块框图。

图7 CAN模块框图（略）

LIN模块在主节点模式下可以产生同步中断，并能检测总线冲突。在从节点模式下，可检测同步中断，测量同步场，控制输入到UART0的同步中断和同步场信号，也可检测总线冲突。LIN模块框图见图8。

图8 LIN模块框图（略）

针对瑞萨的单片机产品，瑞萨还提供了丰富的开发环境，及众多第三方软件的支持。

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问答选编

问：如何解决CAN/LIN的总线供电问题？

答：CAN/LIN总线的供电，是由CAN/LIN总线驱动器(CAN/ LIN的收发器)供电，具体供电的指 标请参考相应的 总线驱动器手册。

问：瑞 萨汽车导航系统是否具有智能语音导航功能？ 精确度有多高？

答：瑞萨提供汽车导航系统专用的32位SH4A MCU，足以提供智能语音导航功能。

问：瑞萨单片机在低功耗方面为何不支持掉电模式，是出于稳定性的考虑还是其它？

答：瑞萨H8S/228x系列单片机有多种低功耗模式，高速模式、中速模式、软硬件睡眠模式等，可以独立关闭单片机的各个外围设备模块。H8S/2280睡眠 时的功耗，典型值为2μA。可以满足应用需求。

问 ：MCU中使用5V驱动电机，是否有益于指针的稳定？

答：瑞萨具有仪表领域专用的单片机，其具有的电机 控 制PWM模块可以直接控制步进电机，不需要外 部驱动器，能够节约用户空间和成本。

使 用瑞萨单片机的专用步进电 机PWM控制单元可 以 很好的控制仪表指针的转动，具体稳定性与平滑 性等，涉及到软件控制算法，瑞萨可以提供相关方 案及建议。

问：汽车点火对MCU会产生什么样的影响?如何消除汽车点火对MCU产生的影响？

答：汽车点火会产生强大的干扰信号，瑞萨MCU具有良好的抗干扰能力。

问：不少产品都需要花费大量时间开发软件，请问瑞萨在协助客户开发CAN/LIN应用产品方面，能否 提供 代码/库之类的支持？

答：由 于CAN的应用环境比较复杂，瑞萨仅提供样例程序，用户可根据需要修改；LIN的标准库则由瑞 萨第三方提供。

问：嵌入式系统中，写入Flash中的程序，在运行一段时 间 后，程序会掉，必须重新烧写，这是为什么？可 以提供相关资料吗？

答：F lash 存储器内的数据一般来说可保存十年以上，如果数据掉失，可能是硬件或软件的操作问题。

问：怎样保证A/D转换的可靠性？瑞萨的MCU中集成了多少A/D接口？

答：为了保证A/D转换的精度，有必要对内部的Cap完 全充电。但是如果转换的目标阻抗太大，充放电将 花费不少时间，转换数据也将不太准确，因此请尽量减少阻抗。此外，在A/D接口上添加小电容也有利于保持稳定。

问：瑞萨的CAN芯片可否侦测CAN的总线错误?

答：可以，并且可指出发生错误的类型。

问：CAN和LIN适用于哪些不同场合?

答：LIN应用于速度低、可靠性要求不高的场合，如车身辅助系统，包括：后视镜、电动车窗、门锁及电动座 椅 等。CAN适用于对速度、可靠性要求都比较高的 场合，如汽车及工业领域等。

问：汽车级处理器与工业级处理器有何不同？是否对 EMC/EMI有更高的要求？

答：工作温度不同，更主要的是PPM不同，汽车级处理器要求小于10PPM，而工业级处理器要求几百个PPM。