NXP基于LIN总线的汽车氛围灯方案

Freescale Semiconductor 应用笔记
Document Number: AN4842 Rev 1.0, 03/2014
S12ZVL LIN RGB LED 照明应用
基于 MC9S12ZVL32 MagniV 器件
作者： Petr Cholasta
1
简介
内容
1 2 简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 RGB LED 照明应用 . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2.1 2.2 2.3 2.4 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 4 4.1 4.2 4.3 5 6 RGB LED 应用电路 . . . . . . . . . . . . . . 3 RGB LED 控制 . . . . . . . . . . . . . . . . 4 RGB LED 诊断 . . . . . . . . . . . . . . . . 4 LIN 从机节点位置检测 . . . . . . . . . . . . . 5 时钟、复位和电源管理单元 . . . . . . . . . . 6 定时器模块 . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 脉宽调制器 . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 模数转换器 . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 端口集成模块 . . . . . . . . . . . . . . . . 7 中断 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 硬件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 软件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 演示设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.1
时钟、复位和电源管理单元
时钟、复位和电源管理单元 (CMPU) 用内部 1 MHz 时钟信号，将 CPU 时钟设为 64 MHz，将总线 时钟设为 32 MHz。 把内部 1 MHz 参考时钟选为 PLL (CPMUREFDIV_REFDIV = 0, CPMUREFDIV_REFFRQ = 0) 的源 时钟。 将 PLL VCOCLK 频率设为 64 MHz (CPMUSYNR_SYNDIV = 31)：
附录 AX-S12ZVL32-USLED 电路板原理图 . . . . . . . 16
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RGB LED 照明应用
2
RGB LED 照明应用
图 1 所示为 RGB LED 照明应用的结构框图。蓝色框表示 MC9S12ZVL32 模块，浅棕色框表示 软件模块。
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图 2. RGB LED 应用电路
表 1. RGB LED D6 引脚分配
RGB LED 引脚 A1, C1 A2, C2 A3, C3 RGB LED 颜色 蓝 红 绿 RGB LED 控制 PWM3 PWM1 PWM5 RGD LED 诊断 AN3 AN4 AN5
S12ZVL LIN RGB LED 照明应用 , Rev 1.0 Freescale Semiconductor 3
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图 3. LIN 信号线路开关
系统上电时， LIN_IN (J1) 和 LIN_OUT (J2) LIN 信号线路 （引脚 4）断开。 LIN 主机单元只与最 近的 LIN 从机单元通信。 LIN 主机单元发送 LIN 配置帧。 LIN 从机地址一旦配置完成， LIN_IN 和 LIN_OUT 节点 LIN 信号线路接通，线路中的后续节点重复 LIN 从机配置。该循环一直重复下 去，直到 LIN 网络从机配置未完成为止。
本应用笔记介绍了如何采用 MC9S12ZVL32 器件， 在 RGB LED 照明应用中实现控制和诊断功能。 MC9S12ZVL32 集成了一个 16 位微控制器 （基于成 熟的 S12 技术） ，一个汽车稳压器，一个 LIN 接口， 一个用于感应汽车电池电压的 VSUP 模块，和一个 HVI 引脚 [1]。 RGB LED 照明应用采用 FreeMASTER 工具进行控 制 [2]。 本文档包含AN4842SW.zip文件， 其中带有X-S12ZVL32USLED 硬件和软件文件。
3.5
端口集成模块
端口集成模块用于驱动 RGB LED （见 2.2 节）和控制 LIN 开关 （见第 2.4 节， “LIN 从机节点位 置检测 ”） 。 通过使能 LED_APPLICATION_DEBUG 宏，端口引脚 PT3、 PT4、 PT5 可以用来调试应用，见 表 3。另外，引脚还共用 SCI 和 TIM 模块。
3.4
模数转换器
模数转换器用于对 RGB LED 电压采样。 将 ADC 时钟设为 8 MHz (ADC0TIM = 1)。 通过数据总线将 ADC 模块设置为存取模式 (ADC0CTL_0_ ACC_CFG = 2)。 ADC 运行于触发模式 (ADC0CTL_0_MOD_CFG = 1)， 分辨率为 8 位 (ADC0FMT_ SRES = 0)。使能列表结束中断 (ADC0CONIE_1_EOL_IE = 1)。 ADC 模块用一个单命令序列表 (ADC0CTL_1_CSL_BMOD = 0) 和单结果值列表 (ADC0CTL_1_ RVL_BMOD = 0) 对 LED 电压采样。 对 LED 电压进行计算， 得到 LED 平均电流， 见第 2.3 节， “RGB LED 诊断 ”。
MC9S12ZVL32 模块配置. . . . . . . . . . . . . . 6
RGB LED 照明应用演示 . . . . . . . . . . . . . . 9
参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 缩略语. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
图 1. 应用结构框图
RGB LED 通过 FreeMASTER 工具控制页面 [2] 进行控制。 ADC 会感应 RGB LED 的电压，并通 过 AMMCLIB 模块 [3] 计算出 LED 平均电流，从而实现 LED 诊断功能。 RGB LED 控制和诊断模块可通过 LIN 进行监控。 有关详细描述，请参阅以下各节。
S12ZVL LIN RGB LED 照明应用 , Rev 1.0 2 Freescale Semiconductor
RGB LED 照明应用
2.1
RGB LED 应用电路
RGB LED 通过 MCU PWM1、 PWM3 和 PWM5 输出进行控制， 见图 2。 通过 MCU 的输入端 AN3、 AN4 和 AN5 分别测量电阻 R6、 R7、 R8 与 RGB LED 的连接处电压，见表 1。 MCU +5 V 调节器使用的是外部镇流晶体管 Q3。 Q3 有助于降低 MCU 功耗，还能提升调节器电 流容量。模块电池反接保护功能由二极管 D5 提供。
RGB LED 照明应用
2.2 2.3
RGB LED 控制 RGB LED 诊断
PWM 模块以 16 位分辨率驱动 LED。由于较高的 PWM 分辨率， RGB LED 颜色的变化很流畅。
RGB LED 诊断模块报告用 LED 二极管电压值和所用 PWM 占空比计算得到的实际 LED 平均电流。 实际 LED 电压在 LED 导通时由 ADC 采样，在 PWM 信号下降沿之后红光二极管采样约 2 s，绿 光二极管约 4s，蓝光二极管约 6 s。采样值用来计算二极管电阻电压。因电阻电压及其电阻是 已知的，所以可以用来计算二极管峰值电流。用已知的 PWM 占空比值和二极管峰值电流计算平 均电流值。 计算是通过 AMMCLIB [3] 用 16 位小数算法完成的。

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S12ZVL LIN RGB LED 照明应用 , Rev 1.0 4 Freescale Semiconductor
RGB LED 照明应用
2.4
LIN 从机节点位置检测
根据设计， 板载 LIN 开关硬件可支持 LIN 从机节点自动寻址和菊花链， 见图 3。 LIN_IN 和 LIN_OUT LIN 信号线路要么接通要么断开，依据 MCU PS0 输出引脚逻辑电平而定，见表 2。
VCOCLK = 2 SYNDIV + 1 1 MHz
公式 3-1