基于ATmega1281R212混合信号技术的汽车电子单芯片设

基于混合信号技术的汽车电子单芯片设计

 

　　随着汽车部件电子化程度的不断提高，汽车工程师们正积极地寻求车辆系统中的先进控制和接口技术解决方案。目前，汽车系统中用来嵌入这些功能单元的空间和能源十分有限。汽车工程师们正借助于新颖的高压混合信号技术将复杂的——截至目前还不兼容的元件功能集成到一块芯片上。

 

　　由于其相对较低的造价，LIN总线正被广泛应用于汽车的分布式电气控制系统中，如控制电动车窗、调节后视镜和车前灯等部位的步进马达和直流电源，或管理传感器采集到的关于气温或座位位置的信息等。LIN总线的传输字节高达20kbps。

 

。目前，AMI半导体(AM)公司利用混合信号技术将关键的从节点模块全部集成在了一个功能专一、功耗低、符合标准IP模块的芯片上，将LIN总线的发展又推进了一步。该方案的特点有：

　　●集成RC振荡器

　　●专用IP模块;

　　●遵守LIN总线V1.3协议;

　　●传输速率高达20kbps;

　　●低频收发;

　　●睡眠/旁路模式中的低电流损耗;

　　●满足潜在的市场需求。

　　AMIS的方案提供了应用层和数据链路层需要的所有主要功能模块。这些功能模块可以用VHDL代码编程、用AMIS开发板评估，下文将对它们作简要的介绍。

　　同步机模块从同步域中提取所需的信息，以决定编码器和解码器的准确采样速率。该模块具有内部晶振，并采用了一种可将传统的UART技术中偶尔发生的舍/入误差减到最小的技术。同步机的主要优点在于能用较低的时钟频率来执行LIN协议。例如，可以使用一个250KHz的主时钟及15%的容差来获得精确无误的通讯。另外，AMIS的方案实现了占空比较大的变化范围。典型的UART在晶振零误差的情况下能实现占空比在33~66%间的变化。然而，运用AMIS解决方案可实现占空比在12~88%间的变化，并能完全适应晶振的误差。在对物理层参数提供了较大容差的同时，也提高了对占空比影响较大的电磁兼容性。

 

　　一个理想的汽车电源方案中，电源等级将会从传统的12V电池电压转换成42V电源系统。而在42V系统中，电源等级还将会不断地升高。例如，系统整个寿命周期中的最大工作电压设定在50V，如果存在着8V最大动态过电压，电源电压就会达到58V。增加一个12V的外部驱动负荷泵，将会使系统的电压需求达到70V，再增加一个ESD保护窗，系统电压将达到80V。而且汽车的半导体器件不仅要承受较高的电压，同时还必须具备足够的鲁棒性以满足其苛刻的运行环境，比如，应满足运行温度在-40℃~+200℃范围的需求。到目前为止，承受较高电压和满足苛刻运行条件的需求是42V汽车电子系统应用智能SoC技术的重大障碍。

 

　　AMI半导体的I3T80是一种基于0.35mmCMOS工艺的80V电源智能模块集成技术。满足42V汽车系统恶劣的运行条件。由此技术开发出的设备包括电机控制驱动器、DC-DC变换器、具有带宽滤波器的高精度模拟电路以及ADC和DAC等。而且I3T80能够嵌入集成总计超过150000个门电路，其通信协议模块包括PLL、USB、总线协议控制器、CAN和LIN通信控制器。除此之外，它还提供了ROM和RAM存储器。