基于MM908E625的电动后视镜控制单元的设计

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。