如何設(shè)計(jì)汽車點(diǎn)火控制

圖2：PSoC型無感馬達(dá)控制

　　在圖中，來自三個(gè)相位的反電動(dòng)勢信號(hào)終止后，DC總線擴(kuò)大并鏈接到微控制器。MCU利用MUX將終止的輸入信號(hào)切換到比較器，然后和DC總線電壓進(jìn)行比較。串接的數(shù)字邏輯濾波器處理PWM信號(hào)，以取得真正的零點(diǎn)交叉信號(hào)。微控制器據(jù)此來決定通訊動(dòng)作。

　　最佳的電流控制運(yùn)用在PWM輸出控制上，用來調(diào)整馬達(dá)電流。內(nèi)回路以比較器為基礎(chǔ);反饋總線電流會(huì)和12位DAC提供的參考電流值做比較。改變DAC輸出，即可修改輸出電流值。

　　有感 (HALL 效應(yīng)) 馬達(dá)控制

　　有感型無電刷馬達(dá)控制采用霍爾傳感器輸入，以偵測轉(zhuǎn)子位置并控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)。并且把霍爾傳感器的輸入提供給微控制器，屬于封閉回路系統(tǒng)。

　　設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

　　高性能整合式微控制器內(nèi)較高M(jìn)IPS 的CPU核、快速ADC(>= 500Ksps @ 10-bit)、內(nèi)部閃存、SRAM內(nèi)存、內(nèi)部EEPROM、以及集成的模擬與數(shù)字外圍組件，用來執(zhí)行比如高性能模擬量測、CAN接口操作、驅(qū)動(dòng)三相馬達(dá)控制、LCD驅(qū)動(dòng)、低功耗操作、RTC、以及連接各種外部通訊協(xié)議。

　　要驅(qū)動(dòng)三相車用馬達(dá)，須用到具備低導(dǎo)通電阻與低柵電容的功率MOSFET。 對(duì)于電路板設(shè)計(jì)人員而言，面臨的挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)內(nèi)含大功率MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的電路板，以及處理從電池輸入的板上高電流。

　　由于這種系統(tǒng)涉及到電子機(jī)械組件，因此對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員而言，面臨的挑戰(zhàn)是針對(duì)電動(dòng)輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的點(diǎn)火控制，設(shè)計(jì)微型化、低成本的電機(jī)解決方案。

　　通過 EMI/EMC標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證這種電機(jī)設(shè)計(jì)也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的一個(gè)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

　　汽車應(yīng)用需要失效偵測與恢復(fù)機(jī)制。對(duì)于車用電動(dòng)輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的點(diǎn)火控制而言，其供電設(shè)計(jì)須具備電池保護(hù)、過流、過熱以及應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)失敗狀況等功能。

　　理想的作法是選用含有OTP功能的微控制器，以防止固件被競爭對(duì)手或黑客進(jìn)行逆向工程。

　　系統(tǒng)限制

　　PSoC 微控制器還支持CapSense技術(shù)，使用CapSense技術(shù)取代機(jī)械式按鈕可以減少因機(jī)械式按鈕導(dǎo)致的故障，提供更高的產(chǎn)品可靠性。

　　在前面板上實(shí)現(xiàn)觸摸屏來取代LCD屏與鍵盤，能在汽車環(huán)境中提供更好的用戶接口與靈活性。

　　讓汽車能通過UART或USB等接口控制iPod/iPhone設(shè)備，在車內(nèi)為這些設(shè)備充電。

　　而最大的限制是，因?yàn)楣收戏治雠c返回?cái)?shù)據(jù)，面板上內(nèi)部與外部接口數(shù)量增加，入侵者有更多的途徑來攻擊系統(tǒng)。這是這種嵌入式系統(tǒng)的最大局限性

　　車用電動(dòng)輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的點(diǎn)火控制，目前大都采用微控制器加ASIC解決方案。PSoC則是微控制器與ASIC的結(jié)合。使用PSoC的點(diǎn)火控制組件能幫助汽車產(chǎn)業(yè)降低整個(gè)產(chǎn)品成本(通過減少物料清單成本)與項(xiàng)目開發(fā)成本(在PSoC Creator進(jìn)行設(shè)計(jì))。