体系MCU的选型在整个计划规划中至关重要，是首要功用完结的要害元件，并直接联系到外围元器材的装备要求和全体计划的可完结性。体系功用的安稳性、功用需求的牢靠性以及商场定位要求和合理的经济性都是在MCU计划挑选中有必要考虑的。挑选的MCU过于贵重，即便功用杰出也会因为价格的原因此失掉商场;体系计划满意实验室台架实验，其价格也比较合理，但却不能满意轿车电气设备根本技能条件(QC门禅13一2002)中的振荡、凹凸温、耐酸等实验，这相同会使你的开发计划失掉价值。所以在进行开发计划体系规划时，挑选适宜本体系的MCU是开发计划成功的重要一步。现在，嵌入式运用技能在曩昔的20年里得到了迅猛的开展，世界上许多单片机公司都依据轿车的特定环境推出了各种不同功用的MCU 。其间在轿车领域内比较抢先的有Freeseale、Philips，其他单片机公司如:microchip、atmel、fujitsu、TI、NEC、ST等也相继开发除了适宜轿车作业环境的单片机。本体系MCU挑选FREESCAI石公司的16位单片MC9512H128。Freescafe(飞思卡尔)半导体公司(原MOTOROLA公司半导体产品部)是世界上最大的单片机供货商。其单片机产品的技能根基可追溯到1974年的8位处理器MC6800和后来的MC6801，运用HMOS工艺，功耗高。最早呈现CMOS工艺的单片机是MC14685，后来呈现了HCMOS(高速CMOS)工艺的单片机MC68HC05，产值突破了20亿片，是世界上产值最高的单片机。其后又推出了HCS05和HCLDS两个系列的单片机，于2000年后推出了低功耗、低本钱、高功用的8位单片机有Hc08、MCSOS、HCn，其系列品种繁多、片内资源丰厚，运用规模广泛，牢靠性高，抗搅扰才能强。其他相关产品见表4一1
跟着电子技能的不断开展以及人们对产品运用功用要求的进步，处理位数更高的单片机也得到了敏捷的开展，各公司纷繁推出了16位和犯位高功用的单片机。但因为价格，技能等要素的影响，还没有遍及运用，一般在特定环境和有专门需求的场合中运用。FREESCALE公司的16位单片机产品有HC12系列、512系列、He16系列等[35]。
本课题在MCU选型计划计划上做了许多作业，通过了如下程序:首要依据功用需求区分功用模块，然后依据功用模块挑选适宜类型的MCU，依据各MCU的功用进行装备外围电路，最终通过比较各个计划的归纳功用、本钱价格、工艺条件后最终确认了以H128为MCU的开发计划，挑选了Freescale公司专门为轿车外表规划的16位单片机Megs12H12s(今后简称HiZs)136]。H12s归于16位单片机中512系列中的一种(512系列单片机依据运用场合的不同分为A、B、C、D、E、F、G、H、L等系列)。挑选H128其最首要的原因便是其片内功用模块的高集成度彻底契合本体系结构框图计划的功用需求，无需扩展任何外围电路即可完结体系功用的完结。H128其外围引脚功用如图4一1所示。
MC9512H128单片机的功用正好能满意外表体系的需求，其内部集成的每个功用模块都在本外表中运用到，并有部分接口预留，能够作为功用扩展和产品升级运用。H128内部丰厚的集成资源、本钱价格相对廉价，专门针对轿车环境进行功用开发能满意轿车电子耐温、振荡、耐酸等多项实验，使得体系功用安稳，作业牢靠。H128单片机在运用和工作上具有以下特色:
1.低功率耗费:通过编程的办法对输入时钟进行分频，避开了功耗更大的高频电路，总线速率为4MHz时，通过4分频，只需运用16MHz晶体。此外，还具有认AIT和STOP形式进一步下降功耗。它还能够运用低频率晶体(例如32K)的节能办法，通过PLL倍频后供MCU运用。程序可操控PLL在满意要求的前提下尽量下降时钟速率，主动平衡功用与功耗之间的联系。
2.兼容性:CPU12彻底兼容HCn的源程序，大都指令汇编后生成相同的方针代码，它的程序规划模型与中止相应的仓库操作次序与HCll彻底相同。此外CPU12添加了不少新的指令。
3.进步速度:CPU12是16位的处理器，ALU在某些运算中为20位。MCgs12内部一切数据总线为16位，外部总线可扩展为16位作业办法，也能够扩展为8位作业办法，这样可用8位的存储器材构成低本钱的运用体系。即便挑选了这种8位的作业办法，CPU12依然按16位办法操作，智能总线接口主动将其分红两次8位操作，期间暂时冻住CPu。其次，CPU12具有一个相似流水线的指令行列，用于缓冲指令代码。CPU开端履行任何一条指令时，除了8位操作码以外，至少别的两个字节的方针代码对CPU可见。这意味着关于大都指令来讲，开端履行时，所需代码现已进入CPU，可在单个周期内完结，而无需等候取指令操作。取指令操作固定依照16位进行，与指令代码长度无关，因此不要求代码长度是偶数字节，然后进步了代码功率。CPU12的指令行列逻辑和微代码使对齐的和非对齐的指令履行时刻彻底相同。
4.片内集成128KB的闪速存储器(FLASH)和 6KBRAM及ZKB的EZPRoM。近年来，跟着闪速存储器在微操控器片内的运用走向老练，微操控器的开发、运用又迎来了一次新的腾跃。FLASH是一种非易失性存储介质，读取它的内容同RAM的读取相同便利，而对它的写操作却比EZPROM还要快。一起，在体系掉电后，FLASH中的内容仍能牢靠坚持不变。FLASH的首要长处是结构简略、集成密度大、本钱低。因为FLASH能够部分擦除，且写入、擦除次数可达数万次以上，然后使开发微操控器不再需求贵重的仿真器。6KB的RAM使得CPU能习惯大大都中高级体系的需求。
5.运用锁相技能进步了体系的电磁兼容性在以往不运用锁相环的微操控器运用体系中，晶振电路因为其作业频率比较高(一般为几兆赫兹至几十兆赫兹)而成为一个很大的搅扰源，这一问题给体系规划、线路板布局带来了许多不便利。MCgs12的时钟发生体系中奇妙地运用了锁相技能，因此可在外接几十千赫的外部晶振情况下，通过软件编程发生几兆的体系时钟，然后下降了对外辐射搅扰，进步了体系的安稳性。
6.含糊运算指令:HCS12CPU中有特别的四条含糊逻辑指令，运用他们能够核算从属度函数、加权或非加权的规矩推理以及用于加权均匀解含糊算法的输出求和、权值求和。运用这些指令，能够在大约50个字节代码长度内构成一个完好的含糊推理中心，履行时刻仅60us(16MHz晶振)。
7.布景开发形式:简略的布景开发形式(运用在线仿真器或评价板)使得开发本钱进一步下降，也使得现场开发和体系升级变得比较便利。
8.硬件断点:假如程序坐落ROM中，调试进程需求运用硬件断点逻辑。HCS12能够供给两个一般断点，或许一个包含16位地址、16位数据及读写信号的条件断点。断点处理计划包含在匹配地址前中止CPU或许发生软件中止SWI。双地址断点形式下，通过SWI能够为ROM中的程序作两个软件补丁。
例如在初始化阶段对断点逻辑进行设置，使它在遇到过错地址时发生SWI，SWI服务进程能够调用安排在EEPROM中的补丁程序，代替受损的指令序列，最终跳转到过错指令序列后边持续工作。
H128集成了丰厚的外围资源除包含闪速存储器FLASH和内部RAM以外，该芯片还集成多种功用模块。其各功用模块别离与外围电路接口对应，每个功用模块都对应一个体系功用需求，并与外围电路和元器材相对应，是选型的重要参阅要素。首要集成的功用模块:
》26位的epuzZ内核 (starCore);
》单线BDM调试模块;
》具有可选16位或8位总线扩展才能;
》集成CAN操控器，带2路CAN操控接口，支撑CAN2.OA旧协议;
》’8路10位精度的习D转化通道;
》2路PWM(脉宽调制)输出;
》6KB的RAM，128KB的FLASH，ZKB的片内EEPROM;
》内部集成的供单片机中心部分作业的SV电源;
》丰厚的刀O资源，最多可运用的刀0引脚达61个;
》16位主计数器，7位分频计数器;
》可驱动32个前极和4个背极LCD;
》包含同步串行设备接口(SPI)和一步串行通讯接口(Scl);
》6路步进电机驱动模块。
4.1.1MSCAN操控器
H128片内具有可扩展的操控器区域网络MSCAN(Motorolascalablecontrofler areanetwort)模块，是为16位MCU规划的通用CAN通讯模块，它和CAN2.0川2.0B彻底兼容，完结CAN操控器的功用。MSCAN操控器和发动机、变速箱等底盘动力传动装置的CAN总线节点相连，完结CAN总线数据的接纳与发送作业卿l。H128中有两路CAN总线接口，别离为RXCANO、TXCANO和RXCANI、TXCANI。其间CANO口可界说为CAN通讯接口，也可界说为J1850通讯接口，CANI除了界说为cAN端口外也可界说为IZc端口。双路CAN接口使得外表不只作为CAN总线上的一个节点，相同也能够作为一个中继器，完结不同网络协议之间的互连。MSCAN模块结构图如 
。
MSCAN模块具有如下特色:
1)模块化规划结构;
2)契合CAN2.OA/B规范:支撑规范帧和扩展数据帧，最多8个BYTE的数据长度，支撑长途恳求帧，高达IMbps的可编程通讯速率;
3)4个具有先进先出FIFO(first· infirstout)结构的缓冲区;
4)3个具有部分优先级的发送器;
5)灵敏设置可屏蔽标识符 (maskableidentifierfilter)的作业办法，能够装备2个32位过滤码(适用于扩展形式)、4个16位过滤码或6个8位过滤码;
6)具有内置低通滤波的远端唤醒功用;
7)可编程为便利调试的自环作业形式，即自发、自收;
8)MSCAN模块供给了运用便利的自钡叮形式，用户能够在不加任何外围电路的情况下，是CAN的发送和接纳两个引脚在芯片内部相连，用户能够编程测验CAN模块的正常运用。MSCAN模块通过引脚CANT和CANR和驱动器衔接，在 CAN总线上，CANT输出引脚代表的CAN总线上的逻辑电平，0表明显性状况，输出1表明隐性状况。
4.1.A/D转化模块
H128内置一个8路10位线性逐次迫临A/D转化模块，该模块特性如下:
1)10位数字量转化仅需75;
2)采样缓冲放大器
3)可编程采样时刻
4)数据左/右对齐办法，无符号/有符号成果
5)外部触发转化通道
6)转化完结中止
7)模仿/数字量复用通道;
8)1一8位次序转化长度
9)多通道扫描，接连转化形式
A/D模块内部可分为三个部分:IP总线接口、转化形式操控寄存器/寄存器列表、自界说模仿量。IP总线接口担任该模块与总线的衔接，完结A/D模块和通用I/O的意图。转化形式操控寄存器列表中有操控该模块的一切寄存器，自界说模仿量担任模仿量到数字量的转化。A/D转化模块没有分频机制，最大转化时钟频率为 ZMHZ，最小转化时钟为5OOKHZ，所以有必要是通过分频后的转化一直频率处于两者之间，或许得不到正确的成果。转化时刻可用以下公式来核算:
4.1.3串行外设接口SPI
在一个单片机体系中，MCU除了进行操控数据传送外，还需求与外围器材进行数据交流。尽管并行接口传输速率比串行接口要快，但其占用了太多的硬件资源，并且连线杂乱。所认为了简化体系，现在各厂家推出的芯片中大多都带有串行数据接口。
SPI(serialperipheralinterfaee)是一种高速高功率的同步串行技能，这种接口技能首要用于MCU与外部接口芯片交流数据，这在Freesca1e(原Motorola)单片机中现已是一个规范模块，也逐步成为一种工业接口规范。SPI接口常用于主从散布体系，一个规范的SPI体系包含一个MCU和几个不同的外部设备。SPI运用4条线，详细为:
1)串行时钟线 SCLK(SerialCloCk)。SCLK是主机与从机之间数据传输的同步信号。关于主机来说，SCLK是时钟输出引脚，而关于从机来说，SCLK便是时钟输出引脚。
2)主机输入、从机输出数据线 MISO(masterin/slaveout).MISO是SPI模块的两根串行数据之一，在全双工操作形式下，SPI主机的MISO被衔接到从机的MISO，这样，数据由从机传到主机。仅在SPI设备装备成主机形式时，才能够由M工50承受数据。
3)主机输出、从机输入数据线 MOSI(Masterout/slavein)。MOSI是Spl模块的别的一根串行数据线。
4)低电平有用的从机挑选线 55(slaveseleet)。55在主机和从机形式中具有不必的功用。从机形式下，SS是顺次数据传输开端前答应SPI作业的片选信号;主机形式下，SS能够置位 MODF标志位，确保一个体系只要一个SPI作为主机。SPI作业原理好像一个16位的散布式移位寄存器，一半在单片机里边，一半在外设中。当SPI作业时，通过串行时钟线的同步信号，循环移位8位，然后完结单片机与外设的数据交流。作业原理如图4一3所示:
4.1.4PWM脉宽调制模块
PWM(pulsewidthmodulate)即脉宽调制，脉宽调制波是一种可用程序来操控波形占空比、周期、相位的波形。H128单片机内部集成了2路PWM输出通道，在精度要求不高的情况下，PWM模块能够当作单片机的D/A口模块运用，然后下降体系本钱Isl]。本体系正是运用了这一特性来改动外表背光灯的明暗度，其原理如图4一4:
HCs12增强型守时器和HC12守时器相同，有8个输出比较瑜入捕捉通道，通过挑选n0s寄存器的Iosx位能够在输出比较和输入捕捉的功用之间切换(见图4一5和图4一6)。
一般输入通道中带有一个捕捉寄存器用来记载管脚上电平变化时自在计数器的锁存值。在带缓冲的输入捕捉通道中，除了带有捕捉寄存器之外，还有一个坚持寄存器，能够在不中止的条件下接连记载两次自在计数器的值。脉冲累加器与守时器中4个带缓冲的通道相连，通过检测相应管脚上的有用边际来记载脉冲的个数。相邻的两个8位脉冲累加计数器能够联成为一个16位的脉冲计数器，用户能够挑选4个8位或许2个16位累加计数器。守时器最常见的用法是用于内部守时和外部脉冲计数，脉冲累加器有两种作业形式:锁存办法和行列办法。
锁存办法:当模数计数器减为0、向模数计数器写入$仪刃0或写强制锁存位ICLA时，脉冲累加计数器将锁存到相应通道的坚持寄存器中，并将累加计数器清零。
行列办法:当读取某通道坚持寄存器的值时，相应的脉冲累加器的值将被写入该坚持寄存器中并将脉冲累加器清零。
4.1.6.LCD接口模块
H128内部带有笔段式LCD驱动模块，能够驱动32个前极和4个背极，一切发生的波形均由片内的充电泵供给，不需选用外部元器材脚l。有4个1/0端口BPO一BP3专门用来驱动背极，其他32个前极驱动引脚为复用端口，从FPO一FP27，PT4一PT7。当LCD驱动模块制止时，LCD显现将被封闭，一切的前极和后极驱动电压都为VDD，梯形电阻结构也将不在和VDD相连，以此来下降功耗。一般依据需求多少背极驱动来设置LCD输出波形的占空比，能够有三种设置办法:
1)静态占空比—仅运用BPO
2)1/3占空比—运用BPO、BPI和BPZ
3)1/4占空比—运用BPO、BPI、BPZ和BP3
当LCD驱动模块使能后，背极引脚就会依照设定好的占空比输出背极波形。背极波形是周期的。
4.1.7步进电机接口模块
H128内部集成了6个步专心电机驱动模块，无须在外围电路添加步进电机驱动芯片，是目前为止集成在芯片上驱动步进电机最多的轿车外表芯片之一。其片内有独自的步进电机电源驱动模块，每路驱动两个步进电机。对应的引脚别离为PUO一PU7，PVO一PV7，PWO一Pw7，通过改动各引脚中的电平凹凸和频率来驱动步进电机按方向和速度工作。
4.1.8内部时钟生成模块和实时时钟
HCS12系列毗U具有内部时钟生成模块ICG.，能够不运用外部器材就能够为MCU发生安稳的时钟源，精度可到达士3.5%。内部时钟发生器具有可编程的时钟输出，一起能够挑选外部时钟发生器，通过软件可挑选总线时钟为内部或许外部时钟。HCS12系列MCU还具有实时时钟RTC模块，它能够供给实时时钟与日历功用，并具有年、月和日主动调整的效果，此外还可发生闹钟中止、周期性中止和0.015秒表记时中止。还能够依据闰年主动调整日历功用，其他中止包含报警中止、周期性中止和一个记时守时器。
4.1.9与其他开发计划的比较
因为51单片机在我国的遍及与广泛运用，大大都的项目工程师都对51单片机的结构和功用十分了解。选用51单片机作为MCU，然后添加一个CAN操控器(如sJA10加)也能够组成一个CAN的节点，即51单片机+CAN操控器的形式。选用这种办法的特色是其结构简略易懂，开发费用比较低价，大大都学生也能够有条件进行CAN节点的开发。其缺陷是51单片机没有通过轿车上相关环境功用的实验，关于突发性的环境，会呈现过错;一起，51单片机的珊口资源相对较少，需求扩大适当数量的外围电路，如多通道周D转化芯片，步进电机的驱动芯片，LCD的驱动芯片等等，致使外围电路结构杂乱，工艺难度添加，功用也会相对下降，价格本钱也比较贵重脚]。也有部分在轿车外表上运用的芯片如M%&&&&&%R0eHxP的PxC16F946系列PHILIPS的P8X591系列，FUJISTU公司的MB9()F系列的和Tl公司的TMS32OLF系列等，针对本计划的功用需求，也都存在着资源相对缺乏的问题。
