Freescale的S12系列16位MCU在車身控制系統(tǒng)中應用廣泛,，用于車身控制器BCM,、門鎖模塊、RKE接收器,、智能執(zhí)行器,、燈光模塊等車身ECU中。在某整車廠開發(fā)的BCM中,，采用MC9S12XS128做為中央處理器,，實現(xiàn)了車身控制的大部分功能，包括門鎖控制,、燈光控制,、雨刷控制、車窗控制和防盜報警,，還實現(xiàn)了CAN／LIN網關功能,，通過CAN總線接收車速和碰撞信號，從而實現(xiàn)安全駕駛和緊急操作,，通過LIN總線接收來自雨量傳感器的信號,，控制雨刷的快速、慢速或間歇操作,。下面從硬件設計和軟件設計中的關鍵技術方面介紹MC9S12XS128在BCM中的應用,。

　　1 硬件設計

　　1.1 MC9S12XS128簡介

　　MC9S12XS128是一款針對汽車電子市場的高性能16位單片機，具有速度快,、功能強,、成本低,、功耗低等特點。其芯片資源及特性如下：

　　1）總線速度高達40 MHz,；

　　2）128 KB程序Flash和8 KB DataFlash,，用于實現(xiàn)程序和數據存儲，均帶有錯誤校正碼（ECC）,；

　　3）可配置8位,、10位或12位ADC，3μs的轉換時間,；

　　4）內嵌MSCAN模塊用于CAN節(jié)點應用,，內嵌支持LIN協(xié)議的增強型SCI模塊及SPI模塊；

　　5）4通道16位計數器,；

　　6）出色的低功耗特性,，帶有中斷喚醒功能的10，實現(xiàn)喚醒休眠系統(tǒng)的功能,；

　　7）8通道PWM,，易于實現(xiàn)電機控制。

　　1.2 系統(tǒng)結構

　　基于S12XS128實現(xiàn)的BCM硬件系統(tǒng)結構如圖1所示,。由圖可見,，BCM硬件電路包括開關信號檢測、CAN／LIN通訊,、負載控制及監(jiān)控幾部分,。其中開關信號檢測通過多路開關檢測芯片MC33993實現(xiàn)，LIN通訊通過UART模塊和LIN總線物理層收發(fā)器TJA1021共同實現(xiàn),，CAN通訊通過CAN模塊和CAN總線物理層收發(fā)器TJA1055共同實現(xiàn),，負載控制通過智能功率器件實現(xiàn)，智能功率器件除了實現(xiàn)對負載的功率驅動,，還可以提供鏡像工作電流,，這樣通過對其鏡像工作電流取樣ADC轉換便可以監(jiān)測負載的工作狀況。

圖1 基于S12XS128實現(xiàn)的BCM硬件系統(tǒng)結構

　　1.3 開關信號檢測

　　在BCM的設計實現(xiàn)中,，由開關狀態(tài)及其狀態(tài)變化觸發(fā)對控制負載的控制是最常見也是最重要的一種控制方式,，由于開關信號繁多，而且BCM的控制負載多采用10的方式進行控制,，這樣在XS128的IO引腳有限的情況下,，怎樣完成對多個開關狀態(tài)的監(jiān)測成為設計中的一大挑戰(zhàn)。同時對于電池供電的汽車電子應用而言,，BCM本身有低功耗的需求,，當滿足低功耗條件時，進入低功耗模式，系統(tǒng)關斷不必要的模塊,，降低功耗,；當若干特定開關的狀態(tài)發(fā)生變化時，系統(tǒng)需要啟動相關模塊,，進入正常工作模式，這樣不僅要實現(xiàn)正常工作模式下的開關狀態(tài)采集及其狀態(tài)變化的捕捉,，還需要實現(xiàn)低功耗模式下的喚醒功能,。

　　對部分開關信號采用分立的方式進行采集，其余則采用Freescale可編程多路開關檢測接口芯片MC33993實現(xiàn),，其硬件電路如圖2所示,。

圖2 硬件電路圖

　　MC33993通過SPI和處理器通信，可檢測22路開關量輸入信號,，并可以設置哪些開關通道可以觸發(fā)中斷,。首先XS128通過SPI向MC33993發(fā)送控制命令字，進行初始化設置,，設定MC33993的工作方式,，并使能那些中斷喚醒的開關通道的可觸發(fā)中斷功能。在正常工作模式下XS128通過SPI接口周期讀取MC33993的開關狀態(tài),，在低功耗模式下可觸發(fā)中斷的開關通道狀態(tài)發(fā)生變化時,，便可以喚醒XS128，進入正常工作模式,。

　　2 軟件設計

　　2.1 軟件流程設計

　　BCM的軟件設計采用初始化+循環(huán)體的軟件結構,，軟件流程圖如圖3所示。首先進行全局變量和所用外設（包括IO,、ADC,、SPI、PWM,、TIME-R,、SCI）的初始化，然后在循環(huán)體內依次進行開關信號檢測,、LIN通信,、RKE通信以及負載控制。對負載控制邏輯而言,，開關信號,、LIN信號和RKE信號都是觸發(fā)其控制操作的輸入信號，而且由于需要把若干開關信號填充到LIN幀中,，所以把負載控制放在循環(huán)體的最后,，各軟件模塊次序如圖3所示。

圖3 軟件流程圖

　　2.2 開關信號檢測軟件設計

　　在BCM的開關控制邏輯中，開關信號的狀態(tài)及其變化經常作為某個控制邏輯的背景條件和激勵信號,，所以在程序設計時,，對單個物理開關信號需要確定其當前狀態(tài)及狀態(tài)跳變（包括開關閉合到斷開和開關斷開到閉合的變化）。由于BCM需要采集的開關信號比較多,，為了程序的簡潔和邏輯的清晰,，定義一個結構體將各路開關信號統(tǒng)一起來，利用結構體的位變量特性節(jié)約變量空間,，利用結構的統(tǒng)一性節(jié)約開關信號檢測函數的代碼空間,。設計結構體如下：

　　在上述結構體中Switch表示開關信號的當前狀態(tài)，Swon_event和Swoff_event分別表示開關從斷開到閉合和從閉合到斷開的變化,，CurSw和Detect_cnt用于開關信號采集,、的軟件消抖功能。設計一10 ms的定時器,，周期讀取開關當前狀態(tài),，3次確認以判斷Switch、Swon_event,、Swoff_event,。其代碼實現(xiàn)如下：

　　3 結束語

　　采用MC9S12XS128設計實現(xiàn)了一款車身中央控制器BCM，從處理器特性,、硬件結構,、多路開關擴展及開關信號檢測等方面描述了BCM的硬件設計，從軟件流程設計,，開關信號狀態(tài)監(jiān)測及變化捕捉的軟件實現(xiàn)上描述了BCM的軟件設計,。該BCM經裝車試驗，運行穩(wěn)定,，功能可靠,，已經進入小批量預生產階段，具有很高的實用價值,。