汽車電子設計中的Worst Case理論計算及應用實例

　　4.1 傳統(tǒng)單片機內部參考時鐘的校準

　　不同芯片的校準機制可能有所不同。以S08D為例，其時鐘系統(tǒng)為MCG模塊，內部參考時鐘的校準步長為0.2%，校準寄存器為8位，于是可校準的范圍就是 (255/2) * 0.2% = +/-25%。為了消除芯片個體之間的差異，每一顆S08D出廠前都作了校準，校準數(shù)據(jù)保存在用戶可訪問的flash中^[2-3]。上電初始化后，用戶可以通過應用程序讀出工廠校準值，寫入特定寄存器，即完成了校準。

　　值得一提的是，因為半導體原廠對芯片的校準工作是在測試臺上完成，考慮到測試臺和實際應用的電路板、線束等電氣特性不同，內部參考時鐘的輸出也可能有所差異，所以針對精度要求苛刻的應用，我們建議客戶在批量生產(chǎn)過程中在自己的PCB上重新校準。

　　4.2 S12ZVM內部參考時鐘的校準

　　類似的，每一顆S12ZVM出廠前都作了校準，校準數(shù)據(jù)保存在用戶不可見的flash中。比S08D更為方便的是，上電后單片機會自動讀取該數(shù)據(jù)并將其寫入相關寄存器。

　　同樣，用戶也可以在自己的電路板上重新作校準，上電初始化之后，用戶可以通過應用程序將新的校準數(shù)據(jù)寫入相關寄存器。這里寫入新數(shù)據(jù)只會覆蓋寄存器中的數(shù)據(jù)，并不影響flash內保存的工廠數(shù)據(jù)。S12ZVM為用戶提供了內部參考時鐘的校準寄存器，包括4位粗調(步長6%)和6位微調(步長0.3%)，故精度為0.15%。請注意校準數(shù)值與頻率的變化往往不是理想的線性關系，可能需要重復多次以獲得最佳的效果。

　　校準后，輸出頻率典型值為1MHz，在全工作溫度范圍內偏差不超過1.45%，滿足LIN規(guī)范對從結點的要求。當S12ZVM用作LIN主結點時，須使用外部晶體以滿足規(guī)范。

　　4.3 產(chǎn)線上對單片機內部參考時鐘的校準

　　如圖4所示，我們可以用一個簡單的程序，在單片機上電后以內部參考時鐘為基準，輸出一個方波(比如8MHz或16MHz)到外部測試設備，由測試設備測量其頻率并與理論值比較。當測量結果與期望偏差過大時，我們就需要重新標定校準數(shù)據(jù)。

　　5 結論

　　Worst Case計算基于對電路模型極端情況的理論分析，可以幫助我們在PCB的實際測試驗證之前，了解應用電路的可靠性，既有助于縮短設計周期，也最大程度地節(jié)省了試驗成本。

　　參考文獻：
　　[1] MC9S12ZVM Family Reference Manual, available at freescale.com
　　[2] AN2496 Calibrating the MC9S08GB/GT Internal Clock Generator (ICG)
　　[3] AN3570 Temperature Compensation Using the On-Chip Temperature Sensor
　　[4] AN3756 Using and Synchronizing the S08's Internal Clock for LIN Slave