基于S12ZVL的AFS執(zhí)行控制器設(shè)計(jì)

　　摘要：本文針對(duì)汽車(chē)前大燈隨動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制，提出基于飛思卡爾S12ZVL的混合集成芯片解決方案。本文詳細(xì)描述汽車(chē)前大燈隨動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)框圖，同時(shí)介紹基于飛思卡爾的LIN驅(qū)動(dòng)包的控制器LIN通訊實(shí)現(xiàn)。

　　引 言

　　汽車(chē)前照燈是汽車(chē)上重要的安全部件。當(dāng)前大部分車(chē)頭燈的照射角度是固定的，當(dāng)汽車(chē)在彎道上行駛時(shí)，由于光束不能偏轉(zhuǎn)，光照視野不能滿(mǎn)足駕駛要求。所以當(dāng)在夜間行駛轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，會(huì)因?yàn)樾旭偨嵌葐?wèn)題出現(xiàn)一定的“盲區(qū)”，這會(huì)在一定程度上影響行車(chē)的安全。在照明光線(xiàn)固定的情況下，這個(gè)盲區(qū)是不可避免的，所以“AFS燈光隨動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)”就應(yīng)運(yùn)而生了。它能根據(jù)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向信號(hào)以及車(chē)速信號(hào)等，自動(dòng)調(diào)節(jié)車(chē)燈光束的方向，確保車(chē)輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)無(wú)延遲的對(duì)準(zhǔn)即將進(jìn)入駕駛員視野的路面，為駕駛員提供最優(yōu)的照明效果，確保夜間轉(zhuǎn)彎行車(chē)的安全，提高了汽車(chē)的主動(dòng)安全性。

　　如圖1所示，AFS 系統(tǒng)以車(chē)輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)方向盤(pán)的轉(zhuǎn)角以及汽車(chē)瞬時(shí)車(chē)速作為控制參數(shù)輸入，根據(jù)設(shè)計(jì)的控制算法得到與車(chē)速和方向盤(pán)轉(zhuǎn)角相適應(yīng)的車(chē)燈轉(zhuǎn)角，并以之作為目標(biāo)角度來(lái)對(duì)汽車(chē)前大燈進(jìn)行隨動(dòng)調(diào)節(jié)。同時(shí)通過(guò)計(jì)算車(chē)身前后橋傳感器信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)大燈高度位置，以適應(yīng)不同道路坡度的照明需求。本文提出了基于S12ZVL的AFS執(zhí)行控制器設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)與AFS主控模塊之間的LIN通信，并驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)HID燈。

　　1 S12ZVL特點(diǎn)

　　S12ZVL系列是S12 MagniV混合信號(hào)微控制器組合的一部分，提供智能、優(yōu)化集成的高電壓組件。此新系列基于LL18UHV技術(shù)，可在單一芯片上結(jié)合高度可靠的180nm工藝的非易失性存儲(chǔ)器和高電壓模擬組件，這些高電壓模擬組件能夠承受負(fù)載突降時(shí)汽車(chē)環(huán)境的嚴(yán)苛要求。S12ZVL產(chǎn)品系統(tǒng)集成了一個(gè)LIN物理層、受ESD保護(hù)的12V輸入引腳(能夠進(jìn)行ADC測(cè)量)以及在3.5V至40V之間操作的汽車(chē)穩(wěn)壓器(為霍爾傳感器或RGB LED等片上和片外功能提供穩(wěn)定的電源)。S12ZVL系列包括可擴(kuò)展和引腳兼容的MCU，提供廣泛的內(nèi)存和封裝選件。它重新利用最新推出的S12Z內(nèi)核、IP和工具，輕松從現(xiàn)有的S12 16位產(chǎn)品進(jìn)行遷移。此外，S12ZVL MCU集成了一些主要特性，包括所有內(nèi)存(閃存、EEPROM和RAM)上的ECC功能和精確到1.3%的片上振蕩器，這可消除外部晶體振蕩器或共振器對(duì)LIN通信的要求。

　　同時(shí)S12ZVL系列包括屬于飛思卡爾Safe Assure功能安全保障計(jì)劃的第一款16位MCU，旨在符合ISO 26262(ASIL A)要求的功能安全標(biāo)準(zhǔn)。

　　2 AFS執(zhí)行控制器設(shè)計(jì)

　　AFS 執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由一系列的電機(jī)和光學(xué)機(jī)構(gòu)組成。一般有投射式前照燈，對(duì)前照燈垂直角度進(jìn)行調(diào)整的調(diào)高電機(jī)，對(duì)前照燈水平角度進(jìn)行調(diào)整的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，對(duì)基本光型進(jìn)行調(diào)整的可移動(dòng)光柵，此外還有一些附加燈，如角燈等等。

　　如圖2所示，電控單元 LCM 通過(guò) CAN 總線(xiàn)從方向盤(pán)角度、車(chē)速、車(chē)身高度位移傳感器分別取得轉(zhuǎn)向輪旋轉(zhuǎn)角度、車(chē)體速度和車(chē)身傾斜度的精確信息。角度和速度信息通過(guò)LCM模塊精確計(jì)算后產(chǎn)生輸出信號(hào)，通過(guò)LIN總線(xiàn)通訊分別控制左右兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來(lái)控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)對(duì)前照燈進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)，傾斜度信息控制調(diào)高電機(jī)對(duì)前照燈進(jìn)行垂直旋轉(zhuǎn)。