本网页已闲置超过3分钟,按键盘任意键或点击空白处,即可回到网页

智能小车马达控制方案——S12ZVML-MINIBRD板卡评测

发布时间:2015-04-13
分享到:

智能小车马达控制方案——S12ZVML-MINIBRD板卡评测

发布时间:2015-04-13
分享到:

有幸参展2015年上海慕尼黑电子展的朋友应该都有印象,今年三大热门领域主要表现在智能可穿戴设备、智能家居以及汽车电子,但是说到实用性,汽车电子无疑是目前三者之中最被看好的。

汽车电子的概念很广,但是如果细想一下,我们可以把汽车电子当作是一个复杂的群集系统,而整个系统都是由一些大大小小不同的功能单元组成,通过汽车现场总线CAN或者LIN总线连接来实现通信、控制。今天,爱板网就给大家介绍一款比较有意思的低压马达控制方案开发板,这在汽车电子中还算是一个非常重要的功能单元,如在汽车的车窗、雨刮器等功能上都会用到。

爱板网手上拿到的这款开发板为S12ZVML-MINIBRDS12ZVML-MINIBRD数据手册,是飞思卡尔的一款低成本BLDC/PMSM低压马达控制方案,板卡由e络盟电子提供,首先来了解下板卡。

S12ZVML-4

S12ZVML-MINIBRD是属于飞思卡尔早期的一款产品,我们可以从板卡的USB接口看出一些端倪,如今的板卡都很少采用这种"淘汰边缘”的USB B型的供电接口。

S12ZVML-5

S12ZVML-7

S12ZVML-MINIBRD板卡的整个包装盒环保简洁,样子看起来虽然很大,但盒内配件并不多,只有一块S12ZVML-MINIBRD主板,一根USB线以及一根电源线。

S12ZVML-MINIBRD

仔细看了下S12ZVML-MINIBRD主板,外观非常小巧,仅有9mm*5mm,同一张名片差不多大小,板卡电路相对简单,仅为两层板,如下图所示。

S12ZVML-8

S12ZVML-9

S12ZVML-MINIBBRD板载资源:

  • 16位微控制器MC9S12XS128MC9S12XS128数据手册
  • LIN总线供电接口(12V)
  • USB B型供电接口(5V)
  • OSBDM调试模块
  • 升压电路、半桥电路
  • 电池反向保护(-25V)

相关开发板推荐:

对于硬件工程师来说,很容易就能把S12ZVML-MINIBBRD整个板卡的电路结构层次分清楚,大致可分为三个部分:

  • 由主控MCU与MOS管组成的3相半桥控制驱动电路
  • LIN总线电源升压驱动电路
  • 飞思卡尔OSBDM调试模块

微控制器MC9S12XS128&电机驱动

首先我们来看主控MCU MC9S12XS128,这是飞思卡尔早期的一个16位电机控制MCU,基于增强型的S12Z内核,集成了LIN PHY,主要面向汽车电子控制通信系统,MCU采用了LQFP-64封装如下图所示

S12ZVML-10

MC9S12XS128主要的特性如下图所示。

我们可以从系统框图中看到,除了增强型S12Z内核、ADC单元、数字外设资源等,MC9S12XS128内部更是集成了一个“高电压”模拟模块(如上图右半部分所示),包含了电压调节器(VREG)、栅极驱动单元(GDU)和一个本地互联(LIN)物理层,这些功能的集成正如S12ZVML-MINIBRD开发板设计的那样,通过MC9S12XS128 MCU单芯片的解决方案就可以很好的驱动外部的6个功率MOSFET(如下图所示),非常适用于BLDC、PMSM电机驱动应用。

S12ZVML-17

LIN电源反接保护&升压电路

在板卡中线位置处的白色接口为LIN总线接口,板载的Lin总线接口包含了4个pin脚信号(Power、LIN、GND),在接口旁边我们看到的去耦大电容就是用于抑制LIN总线供电电源纹波的。

再翻到板卡背面(如下图所示),这是LIN总线接口的电路延伸,可以看到,供电电源首先会通过一个电源反接保护的IC器件,实则是一个PMOS管,型号为仙童半导体的FDS6681Z,保护的电源范围为-25V~+25V。

比较有意思的是这个PMOS管的开启电压约为10V,纵观我们这块S12ZVML-MINIBBRD板卡,实际工作的供电电压才5V,似乎不能驱动这颗PMOS管?

S12ZVML-181

当然不是,在这颗PMOS管的下边还有一个升压电路,用于实现PMOS管的开启电压,从而实现LIN总线电源的供电。

OSBDM调试模块

总所周知,飞思卡尔早期的8/16位单片机是基于S08、S12内核,调试接口是采用的BDM信号接口,而需要用飞思卡尔专门的BDM仿真器,但在S12ZVML-MINIBRD板卡上,板卡板载OSBDM仿真器(如下图所示),这样我们就免去了额外购买仿真器的费用,同样也方便了开发环境的搭建。

S12ZVML-11

相关开发板推荐:

如何开发

不同于ARM架构微控制产品的开发工具,S12ZVML-MINIBRD板卡的开发工具比较单一明确,推荐的IDE工具只有飞思卡尔的CW10.5,这对于有选择纠结症的朋友来说未尝不是一件好事。

当然,除了CW10.5,还推荐大家使用飞思卡尔可视化的实时调试工具FreeMASTER,这可以说本身最初的目的就是用于在线实时调试电机应用的工具。目前来说,FreeMASTER可以用于任何应用开发和信息管理,能够对正在运行的系统中的变量进行合作式和非入侵式的监控。

你可以在类似示波器的显示屏上显示多个随时间变化的变量,或以文本的形式查看数据。同时,FreeMASTER可以通过目标上的驱动程序从目标传输数据到主计算机。

了解了S12ZVML-MINIBRD板卡的开发环境,接下来说下简单的开发流程,如下:

打开CW10.5 IDE,导入S12ZVML-MINIBRD软件包中的例程项目,编译

连接板卡,将编译后的文件下载入板卡

S12ZVML-16

如果按照正常的流程,可以打开飞思卡尔FreeMASTER,载入,将板卡上的3相半桥MOS驱动电路信号脚连接BLDC/PMSM电机进行调试,不过,比较遗憾的是由于手头没有相应的BLDC/PMSM电机,无法实际体验一番。如下图所示

S12ZVML-19

通过FreeMASTER实际调试电机控制的原理框图

在FreeMASTER的界面可以手动设置电机的转速等参数

有些遗憾,由于手上没有可用的电机供实际演示,以后会补上。

小结

介绍了飞思卡尔的一款BLDC/PMSM低压马达控制方案开发板S12ZVML-MINIBRD,这是一款带有LIN总线接口,OSBDM调试器针对汽车电子的电机控制开发板,对于想学习或者开发低压马达控制方案的工程师来说是一个非常值得上手的简易的开发平台,目前板卡在e络盟电子有售,有兴趣的可以去看看。

参考资料


相关开发板推荐:

原创申明:本文为爱板网原创,谢绝转载!

加入微信技术交流群

技术交流,职业进阶

关注与非网服务号

获取电子工程师福利

加入电路城 QQ 交流群

与技术大牛交朋友

讨论