基于MC9S12XET256MAL的汽车车身控制模块系统电路设计

张 超,俞 彬,梁展鸿

（惠州市德赛西威汽车电子有限公司，516006）

0 引言

目前汽车行业已经是中国普遍常有的交通工具，但距离每户一部车的目标还是有段距离，也就是说汽车行业在国内的市场空间还是很大，这就意味着汽车车身控制模块（Body Control Module，简称BCM）未来市场前景可观。

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系统架构设计图：如下图所示：本系统按功能分9部分，分别为整车车灯控制，电源管理，总线CAN/LIN，内饰按键，雨刮洗涤电机驱动，车门窗电机驱动，遥控钥匙功能，行车喇叭，后备箱。

1 模块电路设计

1.1 电源管理设计

本电路设计上，MCU属于5V供电系统，使用英飞凌半导体的TLE4278G电源管理IC，这些IC具有以下特点：

（1）低静态电流，静态电流最大50uA.

（2）最大可以输出200mA电流。

（3）芯片集成复位电路，及看门狗功能

（4）5V电压输出，精度为2%

（5）短路保护

（6）过热保护

（7）满足汽车级质量认证要求

1.2 MCU处理电路设计

采用飞思卡尔半导体 MC9S12XE系列的MC9S12XET256MAL 16 BIT核心处理MCU，这款MCU资源如下:

（1）16 BIT MCU。

（2）普通IO有91个通道。

（3）AD采样端口有16个通道。

（4）外部中断口有8通道。

（5）Timer有25个，PWM输入输出有12个通道。

（6）SPI接口可以支持8个通道，I2C 接口可以1个通道，LIN BUS接口可以支持4个通道，CAN BUS 可以支持1个通道。

（7）支持在线编程调试。

（8）满足汽车级质量认证要求。

1.3 雨刮电机及背光灯控制

电路采用意法半导体的VND5E050AJTR-E高边驱动IC，这款IC具有以下特点：

（1）最大输出电流27A。

（2）可用于感性负载。

（3）具有过流保护，过压钳位，过温关断，欠压关断的功能。

（4）具有诊断功能，包括：负载电流检测，负载开路检测，对电源或对地短路检测。

（5）低静态电流，可以做到2uA

（6）满足汽车级质量认证要求。

1.4 转向灯控制

电路采用意法半导体的VND5E025AYTR-E 高边驱动IC, 这款IC具有以下特点：

（1）操作电压范围4.5V-28V

（2）导通阻抗是25mΩ

（3）内部电流限值是47A

（4）诊断功能。

（5）满足汽车级质量认证要求。

1.5 小灯控制

电路采用意法半导体的VND5E050AJTR-E高边驱动IC, 这款IC具有以下特点：

（1）单通道高边输出。

（2）低静态电流2uA。

（3）最大输出电流60A。

（4）具有ESD保护功能。

（5）满足汽车级质量认证要求。

1.6 近/远灯,前雾灯,顶灯,后背灯控制

电路采用安森美半导体的NCV8402D低边驱动IC, 这款IC具有以下特点：

（1）双通道高边输出。

（2）具有ESD保护。

（3）具有短路保护,过流,过压保护。

1.7 车窗电机控制

电路采用三极管控制继电器的通断来实现电机的转动及停止，同时在回路中串入小阻值电阻进行电流采样后，在通过比例运算电路放大后给到MCU进行检测。

1.8 雨刮，洗涤电机控制

电路采用三极管控制继电器的通断来实现电机的转动及停止。

1.9 顶灯及喇叭控制

电路采用低边驱动控制继电器的通断实现顶灯及喇叭的响应。用户通过操作内饰开关，MCU检测到开关输入信息后，再对低边进行控制，从而继电器吸合/断开实现功能。

1.10 RKE模块

RKE电路采用恩智浦半导体的PQJ7911AHN/C0C IC进行设计，由于MCU是5V系统，PQJ7911AHN是3V供电系统，所以需要LDO（NCP551SN33T1）将5V转成 3V为 PQJ7911AHN/C0C供电，同时PQJ7911AHN/C0C与MCU之间通信需要电平转化电路。

1.11 开关SW输入信号

汽车内饰开关SW输入信号分为两种：一种是高低电平开关SW，一种是模拟电压开关SW；由于内饰开关SW与BCM的距离长，所以无论是哪一种开关SW，都需要做合适的滤波电路。

2 硬件电路设计总结

（1）在设计各个模块电路时,需要了解外部负载及实验条件来选用合适的IC。

（2）电路设计时,除了满足功能需求外需要考虑成本及能源消耗的问题。

（3）原理图设计及Layout时就要考虑EMC相关问题，预留相应的器件位置来改善EMC效果。

（4）验证功能时，必须接模拟汽车电源：直流电源与蓄电池并联后的电源，避免由于电源带载能力不足引起电源波动使得按键检测电路发生故障或失效。

3 结束语

本文中基于MC9S12XET256MAL设计车载车身控制单元，具有温度控制精确，舒适，环保，并且具有广阀的市场以及发展前景。

[1]飞思卡尔半导体 MC9S12XE系列规格书，2010/09

[2]意法半导体 VND5E050AJTR-E规格书， 2009

[3]恩智浦半导体PQJ7911AHN/C0C规格书，2010