基于MM908E625的电动后视镜控制单元的设计

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引言：

随着汽车舒适性的增加，很多汽车都安装了电动后视镜，司机按下按钮就可以调整后视镜的位置，非常方便，现在的后视镜控制一般采用继电器实现，随着汽车智能化程度的提高，当要求增加功能时，便要增加大量的连线或者传感器处理电路[1]，而且需要增加与车内其它控制单元的数据交换功能，由于安装空间有限，开发基于总线的高度集成的电动后视镜控制模块便变得迫切需要。
飞思卡尔提供高级智能分布式控制（IDC）设备MM908E62X系列，由高性能的HC08单片机(MCU)核和SmartMOS模拟控制IC构成[2]，支持局域互连网络（LIN），用于汽车分布式控制单元的开发，与具有类似功能的分散解决方案相比，MM908E62x设备非常经济高效，它能减少应用中使用的设备的数量，从而还可以简化后勤的工序，提高可靠性。本设计采用MM908E625实现了基于LIN总线的后视镜控制单元，它是一个高度集成的单封装解决方案，只需要很少的外围器件，便可以轻松实现对后视镜的智能化控制。

1. 硬件设计:

后视镜控制单元通过LIN总线接受主节点的控制指令，控制H桥从而控制后视镜电机的正反转，实现对后视镜上下、前后两个方向的位置调整和折叠功能。

1.1 芯片介绍

本设计中采用飞思卡尔的分布式控制单芯片MM908E625，该芯片特点如下：
1） ESD +/- 400V
2） 运行电压：7.5V - 20V
3） 集成MC68HC908EY16，采用HC908内核
4） HC908微控制器带有定时器、ESCI、ADC、片上振荡器、16KB闪存、512B RAM、内部时钟生成模块、2个16位的双信道定时器、10位ADC和13个 MCU 输入/输出针脚
5） 集成LIN物理层收发器
6） SmartMOS工艺，集成四个半H桥和一个高端开关
7） 智能监测功能，可以短路保护，过电压保护和过温自动关断保护
该芯片在一个SOIC54的封装内集成了MCU和模拟控制IC，非常适合空间狭小的应用，在后视镜控制的应用中很好得满足了功能和装配的要求。

1.2 硬件电路

硬件结构框图如图1所示：

图1 硬件结构框图

MM908E625内部集成了许多模块，在后视镜控制的应用中主要用到了HC908EY16内核，SPI模块，ESCI模块和ADC模块。做为飞思卡尔的分布式控制单芯片解决方案，MM908E625替代了传统的MCU+H桥驱动芯片+LIN物理层收发芯片的方式，以单芯片的方式便实现了基于LIN的后视镜控制的应用，极大地减少了PCB面积，减少了成本，其电路图如图2所示：


图2 电路图

1.3 工作原理

后视镜的控制包括上下左右四个方向的位置调整，通过MM908E625内的H桥驱动相应电机的正反转实现，H桥通过MM908E625内的MCU（EY16）以SPI的方式设置H桥控制寄存器实现。为了有效监控电机的运行，利用H桥低端通道的电流反馈功能进行实时监控，通过模拟多路复用器选择相应的H桥低端通道，然后采用MCU片上的ADC监测该电流，从而判断后视镜电机运行状态是在启动、正常工作还是阻转状态。
该节点作为车门LIN网的一个从节点，要实现LIN通讯功能，MM908E625片内集成了LIN物理层收发器，通过MCU上的ESCI模块实现LIN协议的数据链路层驱动器，完成LIN总线通讯功能。

2.软件设计

2.1 软件流程

软件流程图如图2所示。主要包括初始化程序和循环流程，初始化程序完成各个模块的工作状态的设置，循环流程中通过LIN总线接收指令，按照指令启动电机和停止电机，同时监测电机电流判断是否堵转。
首先对要使用到的每个模块进行初始化，包括SPI，ADC，ESCI和TBM模块。MM908E625内的MCU通过SPI控制MM908E625内的模拟区域，所以根据模拟区域对SPI控制的时序要求初始化SPI模块；ADC用于采样H桥回馈电流，该反馈电流通过模拟多路复用器连接到MCU 上的ADC0，ADC的初始化程序选择采样通道为ADC0即可；ESCI模块用于实现LIN的协议栈，其初始化包括设置其波特率、使能接收中断；时基模块用于电机启动后的计时配合ADC模块实现对后视镜电机堵转的监控。
后视镜电机的控制是通过LIN总线传输的指令实现的，当接收到总线上的新指令时，启动电机或停止电机的运行。


图2 软件流程图

2.2 判断后视镜电机阻转：

为了保护后视镜电机，需要在后视镜到达终点时及时地停止电机，这就需要用到MM908E625内部H桥提供的电流反馈功能，在电机运行稳定后监测电流，当其大于某一个阈值时便认为后视镜到达终点发生了堵转，这时停止电机。
在电机刚启动的一段时间内，电机的电流变化比较大，无法通过监测电流的变化判断后视镜是否已经到达终点，所以要在启动的这段时间内避免监测其电流，采用MM908E625内的时基模块计时，设为35ms中断，屏蔽时间设置为210ms，这段时间后电机稳定运行，电流也达到稳定。
每个H桥的低端通道均带有电流反馈，该反馈电流通过模拟多路复用器连接到MCU 上的ADC0通道，当电机稳定运行后，首先通过SPI设置模拟多路复用器寄存器，选择使用中的H桥低端驱动通道，这时对模拟多路复用器的输出进行AD采样，判断电机运行电流的大小，当电流值超过100mA时便认为发生了堵转，这时通过SPI设置H桥寄存器，关断H桥通道，停止电机运行。

结语：

本设计采用飞思卡尔提供的单芯片智能分布式控制芯片MM908E625实现了后视镜的位置调整和折叠功能，实现了完整的保护和诊断功能，电路板高度集成，满足了后视镜控制单元安装空间有限的要求和高度的机械安装可靠性，实验证明，该模块运行良好，具有一定的实用价值。