RTQ5115-QA是一颗通过了AEC-Q100Grade2认证的车用PMIC即电源管理集成电路，其主体为4路Buck转换器和8路线性稳压器，各Buck转换器的负载能力分别为2.4A/2A/1.6A/2A，线性稳压器的负载能力每个都是300mA，应用电路特别简单。RTQ5115-QA的集成度很高，下面是它的内部电路框图。将各个转换器和系统控制部分连接起来的是中间的一大块逻辑控制电路和左下角的StateMachine，它们是各个转换器与系统控制器之间的桥梁，也是整个芯片的控制中心。RTQ5115-QA支持直接加电启动或按键启动，能在系统需要时自主启动关机过程，遇到故障或收到按键信号时可主动关机，还能实施自动重启操作，将各种情况下的需要都考虑到了.RTQ5115-QA具有I2C接口，它在I2C总线上的角色属于Slave，其开关机时序、各个转换器的输出电压、工作频率、工作模式、是否进行频谱扩展以及电压动态调整和电压改变的速度等等都可在来自Master即系统控制器的指令控制下进行调整，其内部挂在I2C总线上的各个寄存器便是各种控制指令的存储位置。已经调试成熟的寄存器参数可以备份保存于其内部集成的可擦写存储器即EEPROM中，它们在需要时又可以自动重载进入寄存器，将用户设计好的工作状态重现出来。系统控制器将一个字节的数据写入RTQ5115-QA内部地址为m的寄存器或将N个字节的数据写入其内部地址从m开始的N个寄存器的通讯过程如下图所示：图中的SlaveAddress是RTQ5115-QA在I2C总线上的地址，它可由SADDR引脚选择为0110111（SADDR=1）或0111111（SADDR=0），此地址将RTQ5115-QA与同时挂在I2C总线上的其它器件区别开来，使其不会对不相关的指令做出响应。RegisterAddress和后面跟着的Data分别代表RTQ5115-QA内部寄存器的地址和将要写入其中的数据。假如需要读出RTQ5115-QA内部寄存器的数据，相关的时序如下图所示：对RTQ5115-QA来说，它的寄存器实在是太重要，是调节其性能、控制其工作的关键所在，所以下面就对其部分寄存器的参数进行解读，重点将会放在与Buck转换器相关的部分，了解了它们，我们对器件特性的理解就可以得到深入，如何控制它的方法也明确了。每个寄存器都有自己的地址，这是地址为00（十六进制）的寄存器信息，它有8个二进制位，分别以7~0的8个数字进行位置标识，其前半个字节的4个位[7:4]存储的数据是只能读的固定数1000，这是供应商编码，代表立锜。后半个字节[3:0]的数据是0111，为RTQ5115-QA的版本编号，我不知道它将来还会有多少个版本，也不知道改版时会不会改变这个数据，所以就暂且把它当作是一个固定数来看待，如果你在未来的应用中读到了新的数据也用不着惊奇，因为有很多器件都是会不断更新的。寄存器01、02分别定义了Buck1和Buck2的两个特性，一是输出电压，二是输出电压发生改变时的变化速度。从对可写入参数的描述中可以看出这两路转换器的输出电压范围都是0.7V~1.8V，步进值为25mV，所以在应用中可以得到非常精细的输出电压设定。当把新的数据写入RTQ5115-QA的寄存器以改变其输出电压时，其输出从原有电压改变到新的电压的速度是可调的，此速度由上表中的VRC决定，其变化过程如下图所示：对于Buck1和Buck2而言，上图所示的每一个小台阶的上升/下降幅度可以是上表所示的25mV、50mV、100mV或200mV，水平方向的一段线所代表的时长则为10µs，两者合起来就表达了电压变化的速度，但是这种逐渐变化的设定是可以被禁止的，这在下图所示的寄存器05的内容里被呈现了出来：当写入数据使寄存器05的[7:4]中的某个位被设定为0时，与之对应的Buck转换器的电压渐变功能便被取消了，若写入数据为1则是使能该功能。禁止了电压渐变功能的转换器能以最快的速度从原有电压改变到新的电压，这样做的坏处是可能会形成比较大的输入端电流冲击，所以你在选择时要仔细权衡一下。寄存器03、04分别定义了Buck3和Buck4的输出电压及其变化速度，它们的规格是一样的，所以这里只展示其中一个的定义：Buck3/4的最高输出电压为3.6V，最低输出电压与Buck1/2一样都是0.7V。由于Buck3/4扩大了输出电压范围，相应的电压步进值扩大到50mV，电压变化速度也加大了一倍。寄存器06定义了每个Buck转换器的工作模式。如果需要得到比较高的输出电压调节精度，选择ForcePWM就是对的；如果需要得到比较高的轻载效率，选择AutoMode以实现自动的PSM/PWM切换就是对的。该寄存器的低半字节定义了每个Buck转换器在关断后对输出端储能的处理方式，一种是浮空模式Floating，输出电容里储存的电能会自然变化，就看负载是如何吸收它的。另一种是主动放电的模式，规格书没有告诉我们这是如何实现的，但实际上就是在与输出端连接的某个地方对地设置一个可控的MOSFET开关，它的导通电阻可以比较大，因为放电电流也不能太大，只要能够在一段不太长的时间里把输出端电压释放到接近地电位的水平就可以了。寄存器12用半个字节的空间作为各路Buck转换器的使能控制位，只要将相应控制位置为1或0便可容许或禁止与它对应的转换器进入工作状态，但在MASK_GPIO端子处于低电平时，外部使能控制端ENB1/2/3/4的优先级就更高了，是否容许对应的转换器进入工作状态将由它们来决定（参见前面的开关机流程图）。寄存器16的内容与欠压保护有关，你可以用这里设定的数据来决定各个位置的欠压状况可否引起关机动作，其中的[7:4]这4个位对应的是Buck1~4的输出欠压事件，只要将某位设定为1便可在它对应的Buck输出端欠压时容许启动关机进程。那么这些Buck转换器的输出欠压的判断标准是什么呢？规格书没有明确说明，但在下述寄存器的描述中可以找到这个指标：当某个Buck的输出电压低到额定电压的66%时能否发出中断信号？这个选择的控制开关在寄存器28里。如果中断已经发生了，你可以在中断服务程序里读取寄存器29里的数据，只要其中的某个位为1，与其对应的事件就发生了。寄存器2C、2D定义了整个芯片开机过程中各个Buck转换器所处的开机顺序，每个转换器都使用了半个字节，数据0000代表不启动，0001代表最先启动，1100代表最后启动。由于0001和1100分别是十进制数1和12的二进制表达，而4个Buck再加8个线性稳压器就是12个调节器，而那8个线性稳压器的启动顺序也是用同样方法来定义的，所以我们知道数字越小则越先启动，数字越大则越晚启动，到了关机的时候其顺序就颠倒过来了，下图便是我们可以看到的一个开/关机过程，请注意各个通道之间的时间顺序关系：上图所示的开关机过程只是一个示例，你完全可以根据自己的需要来做设定。时序设定中也有时间参数，但是本文不想写得太长，所以就暂时不涉及了，剩余的部分我们可以在以后再去解剖，喜欢自研的读者可以自己去探索，这里所用的方法可供你参考。寄存器33提示我们RTQ5115-QA调整工作频率的方法大概是这样的：它使用了一个电压控制振荡器VCO作为Buck转换器的时钟源，其输入很可能是来自一个数字-模拟转换器DAC，这个DAC的输出电压范围为0.375V~1.8V，这个电压范围对应的VCO输出频率范围为500kHz~2MHz，而这个VCO的输入电压即与之对应的DAC的输出电压从一个值变化到另一个值的速度是可调的，你可以从25mV/10µs、25mV/20µs、25mV/40µs和25mV/80µs共4个选项中去选择。这里提到的DAC应该是不需要提及，因为规格书在很多情况下都不需要告诉读者它的实现方式，所以在规格书中被隐藏了，我为了自圆其说而假设了它的存在，你只需要把相关的数据写入寄存器33便可实现以一定的频率变化速度修改Buck工作频率的目的。RTQ5115-QA的Buck转换器是否需要工作在频谱扩展模式呢？这对车载设备来说是很有意义的，而寄存器33便是用来做选择的地方。如果选择是，Buck转换器在工作时的频率就是不断变化的，这样便可将它们工作时辐射出去的能量扩散到一个频段里而不是在单个频点集中，为降低电磁兼容处理难度带来好处，希望它能为你的应用带来方便。到这里，RTQ5115-QA内部与Buck转换器相关的寄存器就已经介绍完了，其他的部分我们下期可以再谈。以上内容来源：RichtekTechnology

我们使用的汽车正在向着绿色节能、网络化、智能化的方向发展，车载电子设备的计算能力越来越高，作为人机界面的屏幕显示效果越来越好，内容越来越丰富。因为未来汽车那看得见的美好，各种资源都在向着这个领域汇聚，部分造车新势力的市场价值远远超越传统车企，能够完全实现自动驾驶的好日子似乎很快就要到了，想起来还是有点让人期盼的，我就盼着自己还在使用的车子能够顽强一点，熬到符合我理想的车子出现时再去更换。车载电子设备的能力越高，其内部资源也越多，耗电必会大幅增加，这对电源管理而言其实是个挑战。以先进制程打造出来的CPU、GPU能以更低的电压工作，但由于其内部资源的增多和运算速度的提高，需要消耗的电流也在大幅增长，再加上这些复杂器件的内部资源并非总是处于平稳的工作状态，按需启动的它们在一启一停之间便把瞬态的冲击施加到了电源上，加大了电源稳定其输出的难度，因而要求电源器件在有更大的负载能力、更高的调节精度的同时还要有更低的纹波指标和更快的应变能力，同时也要有更高的可靠性，能够耐受各种恶劣环境的考验，能够顺利通过严格的车规认证。RTQ2134-QA是通过了AEC-Q100Grade1认证的电源管理器件，它的内部包含有4路可以合并输出或单独输出的同步Buck转换器，其中的每一路都具有5.5A的电流输出能力，只需在其内部包含的一次性可写入存储器里写入特定的数据即可将其配置为2+2或2+1+1的形式，可分别提供10A+10A或10A+5A+5A的两组或三组输出，而每组输出的电压都可通过I2C接口进行动态调节以满足负载各种运行模式的需求。当两路以上的Buck合并运行时，合并在一起的各路以不同的相位运行是最合理的安排，这样可以使输入、输出纹波最小化，使整个系统的性能最优化，这便是RTQ2134-QA采用的多相运行模式，下图是其规格书里出示的Buck1和Buck4两相运行时的波形图，在负载电流为11A的情况下，输出纹波的峰峰值只有几个mV。现今的高性能处理器通常由多个内核构成，假如是FPGA则包含了大量可编程的逻辑单元，各内核或根据功能的需要而划分为区块的逻辑单元仅在有任务运行需求时才会进入工作状态，其他时候则处于待机状态，这样的一进一出对电源转换器来说便是负载的大幅跳变，必会造成其输出电压的下坠或隆起，逼得转换器必须以极快的速度对此进行响应，以便能将输出电压迅速拉回到原来的稳定状态，RTQ2134-QA解决此问题的办法是采用ACOT™（AdvancedConstant-On-Time,改进型固定导通时间）控制架构，它能在发现反馈电压低于参考电压时迅速开启导通时段以实现对输出端的能量补充，最大时延仅为100ns。在经过固定的导通时间后，如发现输出电压还没有恢复则又会在最多100ns以后再次进入导通时段，因而可以用最快的速度将输出电压修正到预设状态。上图所示的便是RTQ2134-QA分别在两相或单相运行时面对负载的突然增加的反应过程，很显然是两相运行时的输出电压修复能力会更强一些。对于负载的突然降低，Buck转换器的响应是尽快结束上桥开关的导通时段，RTQ2134-QA因为采用ACOT®控制架构而能立即进入这一状态，但是暂时失去原有出路的电感储能仍会因为向输出电容的转移而造成输出电压的隆起，这部分能量需在负载将其消耗以后输出电压才会自然回到稳定状态。将两个以上的Buck转换器组合成为多相运行状态的目的是提高负载能力、降低单个转换器所用元件的负担并使整体性能更优，但是每个转换器的运行都会造成一定的损耗。为了平衡这样的矛盾，RTQ2134-QA在以组合方式运行的两相转换器中加入了自动增相、减相的功能，能在负载大于一定水平（3A）时自动进入两相运行模式，又能在负载降低到一定水平（2.6A）时自动切换回单相运行模式，尽量把不必要的消耗自动降下来，因而具有低消耗、高供给的能力。为了进一步降低损耗，RTQ2134-QA还具有用户可选的轻载节能模式，这是一种电流不连续的运行方式，自然会带来输出纹波变大的结果，如果这是不可接受的，用户可在需要时将其设定为强制电流连续模式，这时便可以得到输出电压调节精度最高的状态。对于需要在运行中改变工作电压的应用，RTQ2134-QA支持以最高3.4MHz的时钟速度通过其I2C接口对其输出电压在0.3V~1.85V的范围内进行动态调节，也可以通过一个外接的输入信号对两个寄存器里设定的输出电压数据进行选择以实现快速的输出电压切换，而输出电压由一个水平变化到另外一个水平的速度是可以由用户进行设定的。作为一款车用电源管理芯片，RTQ2134-QA使用了方便进行光电式焊接状态检查的WET-WQFN-30L4.5x4(FC)封装，其中的FC说明其内部使用的是晶粒倒装结构，具有很好的功率耗散能力。其引脚布置是经过FMEA即失效模式及其影响分析的结果，可以防范相邻引脚短路、外部电路故障等可能带来的恶劣影响，可避免发生燃烧等严重事故。RTQ2134-QA的设计中也包含了许多故障防范措施如过流保护、欠压保护、超时保护、软启动和过热保护等，在各种故障发生时均可以发出中断信号的方式向控制系统发出通知以方便其进行处理，而暂存于寄存器里的数据则容许其查询故障所在，使问题处理过程能够更直接、更方便。RTQ2134-QA的输入电压范围为3V~6V，用于车机系统时可以利用我们介绍过的RTQ2965-QA等高压Buck器件作为电压预调节器去承接来自车辆电池总线的高压，高低搭配的结果是可以带来最佳的性能和成本效益，也使这些不同的器件能够各得其所，为人类的幸福生活做出最大的贡献。以上内容转载自RichtekTechnology。

电路城有很多优秀的设计项目方案，一直深受广大电子工程师的欢迎，但随着时间和为数众多的内容资源更新，很多优质的资源沉下去了，为激活以往受欢迎的电路项目方案，我们对此按主题进行整理呈现出来，以飨读者。众所周知，ToF是3D深度视觉其中的主流方案之一，ToF技术应用广泛，譬如手机、VR/AR手势交互、汽车电子ADAS、安防监控以及新零售等多个领域都开始大显身手。如此受欢迎的技术，电路城本次就为大家推荐部分关于ToF电路解决方案，希望可以帮到大家。后续更多技术主题项目方案分享，敬请关注电路城（Cirmall.com）。1.通过3DToF影像传感器及跟踪与检测算法统计定区域人数（电路原理图+参考设计）采用3D飞行时间(ToF)的需求控制通风人数统计参考设计是一种子系统解决方案，它使用TI的3DToF影像传感器以及跟踪和检测算法对给定区域中的人进行计数，可实现高分辨率和高精度。该传感器技术是在标准CMOS中开发的，使系统能够以较低的系统成本实现很高的集成度。由于ToF影像传感器以三维处理可视化数据，因此传感器可以检测到人体的精确形状并以前所未有的精度跟踪人的移动和位置（包括微小的移动变化）。因此，ToF摄像头能够比传统监控摄像头和视频分析更加高效地执行实时人数统计和人员跟踪功能。特性精度：>90%可配置的响应时间、可实时或定期提供的占位数据宽视场：H74.4ºxV59.3º3DToF摄像头独立于环境光，甚至能够在黑暗中工作自动照明四个NIR激光可提供较大的照明区域短漫射激光脉冲可提供固有的眼睛安全性在嵌入式平台上运行。附件内容包括：马上点击下载2.用于高精度测量距离的飞行时间(ToF)光学方法各种应用（如激光安全扫描仪、测距仪、无人机和制导系统）中都利用了用于高精度测量距离的飞行时间(ToF)光学方法。该设计详述了基于高速数据转换器的解决方案的优点，包括目标识别、宽松的采样率要求和简化的信号链。该设计还解决了光学器件、驱动器和接收器前端电路、模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)和信号处理。特性测量距离为1.5m至9m距离测量平均误差小于±6mm，标准偏差小于3cm5.75W脉冲905nm近红外线激光二极管和驱动器，平均输出功率小于1mW激光准直和光接收器聚焦光学器件125MSPS15位ADC和500MSPS16位DAC信号链具有基于DFT的距离估算功能的脉冲ToF测量方法马上点击下载3.基于STToFVL53L1X人脸识别门禁测温系统方案面对突如其来的疫情，各行各业都在努力用专业为战“疫”助力。体温测量和人员追踪是此次防控疫情的重要手段。随着各地陆续复工，写字楼、园区等上班场所为测体温排起长队的现象多有出现。如何既能完成体温排查，又能减少对人们正常工作生活的影响，以及避免因排队测温引起的病毒传播风险，成为社会复工过程中的一个重要需求。STToFVL53L1X产品助力人脸门禁测温系统，该方案ToF主要工作目的是，上报被测人脸和热电堆传感器的距离，以便算法对热电堆传感器精度的衰减进行温度补偿，这样能大大提高体温的测量精确度。虽然ToF的代码里面能够返回的不仅仅是距离的数据，还有返回的光子量以及环境光干扰，但是对于大部分产品的应用来说，都是需求ToF的测量距离，本方案也是需求ToF的测距数据，然后根据被测量人脸的距离用算法来对温度进行补偿，温度的检测一般都是有一定的衰减，只有通过算法的加持，才能保证产品的精确度。马上点击下载本文由电路城综合整理

为了达到节省能源、降低排放的目标，电子控制技术在货车、工程车以及农用车的柴油机上得到快速发展和应用。随着机车电控化技术发展，车载定位终端的数据采集交互速度以及运行的稳定性已成为衡量该设备的一个重要指标。为进一步提升车载定位终端的实时性和稳定性，文中设计了一种基于ARM处理器和μC/OS—II操作系统的车载定位终端。应用ARM处理器实现数据交互的高速性，应用μC/OS—II操作系统解决程序运行的稳定性问题。1、车载终端整体结构及功能介绍车载定位终端主要由CPU（包括S3C44BOX芯片，2MbyteNorFlash和8MByteSDRAM），GPS卫星数据接收电路，GPRS无线数据上传电路和CAN控制器及数据收发模块组成。如图1所示：来自车载电瓶的+12V直流电经过车载定位终端上的电压转换电路，转换成+5V、+4.2V和+3.3V的直流电分别向车载定位终端的CAN数据收发模块、S3C44BOX芯片、GPS卫星数据接收电路和GPRS无线数据传输电路供电;CAN数据收发模块通过CAN总线接收ECU、EGR、TCU等车载控制器发来的反应电控车工况的数据，CAN总线末端的两个120欧电阻为阻抗匹配电阻;GPS则实时接收卫星数据并将这些数据按照NMEA-0183协议输出给CPU;CPU通过应答机制接收CAN数据收发模块传来的数据，通过中断方式实时接收GPS发来的数据并通过相应算法对接收到的卫星数据进行处理，之后将所有数据按照固定的格式进行打包并发送给GPRS;GPSR接收到相应的数据包后，通过无线方式实时上传给监控中心。在车载定位终端的实际应用之中，影响数据交互速度的主要因素取决于CPU的处理速度，电控车工况信息读取以及GPS卫星数据接收的实时性;影响稳定性的主要因素是硬件的抗电磁干扰性能及μC/OS—II操作系统对不同优先级任务的合理调度分配。下文将围绕CPU电路、GPS卫星数据接收电路、GPRS无线数据上传电路以及系统软件等几个主要影响因素进行阐述和分析。2、硬件电路的设计1）S3C44BOX处理器S3C44BOX处理器是Samsung公司推出的采用了ARM7TDMI内核的16/32位RISC处理器。该处理器拥有丰富的内置部件：8KBcache，LED控制器，SDRAM控制器，5通道PWM定制器，PLL倍频器，IIC总线接口，IIS总线接口，2通道UART，4通道DMA和8通道10位AD转换器。这些部件使得S3C44BOX处理器在保证高性能的同时（运行速度达66MHz），限度的降低了设计开发的成本。相较于传统的8位单片机，S3C44BOX处理器可较大程度的提升车载定位终端对数据处理速度的需求。2）GPS抗电磁干扰电路如图2，GPS电路的器件为GS-89M-J模块。该模块采用了的MTK3329芯片作为主控芯片，定位小于10m圆周误差，定位时间在热启动模式下仅为1s。MIC29302BU模块是一款大电流高稳定性的电压调节模块，主要用于向GS-89M-J模块提供4.2V的工作电压，模块中的5脚位为可调输出引脚，在可调模式下，该引脚输出固定的1.25V的直流电压，为了保证该模块能够提供稳定的4.2V电压，设计中使用电阻值分别为43K和100K的精密电阻R521X和R525X组成了串联电压提升电路，以实现模块的输出引脚输出4.2V的直流电压S3C44BOX通过向该模块的1引脚（EN端-使能输出端，高电平有效）输出高电平或低电平来控制该模块的工作与否;电容C564、极性电容C562、电阻R550和R551所组成的地分离电路，主要用于将GPS电路和车载终端上的其它电路进行隔离，以防止GPS电路与其它电路因为公共阻抗耦合引起交叉干扰;出于保证车载定位终端运行稳定性考虑，通过S3C44BOX芯片的一个通用I/O引脚和三极管Q501、电阻R502、R505、R507组成GS-89M-J复位控制电路，以确保GS-89M-J在程序跑飞时主控芯片能及时对其进行复位操作;本设计中选用的GPS天线的阻抗值为50欧姆，由于GPS信号为1575.42MHz的高频载波信号，在传输过程中，容易因传输线的特征阻抗与终端阻抗不匹配造成信号反射，为防止该现象发生，本设计中用于连接GPS天线和GS-89M-J模块RF_IN引脚的射频线的特性阻抗值为50欧姆;GS-89M-J模块实时接收来自卫星的信号同时对其进行解算，并将解算结果按照NMEA0183协议打包成GPGGA、GPGSA、GPGSV、GPRMC、GPVTG和GPGLL7帧数据输出给S3C44BOX。S3C44BOX通过串口中断方式实时接收GS-89M-J发来的数据帧。3）GPRS抗电磁干扰电路如图3，GPRS电路的器件是SIM900模块。SIM900采用省电技术设计，在睡眠模式下耗流仅为1.0mA，同时该模块嵌入了TCP/IP协议，提高了用户应用该模块进行数据无线传输的开发效率。电路中的NC7WZ07为高速电平转换芯片，通过该芯片可将SIM900输出的4.2V串行信号转换为S3C44BOX可接收的3.3V串行信号，实现SIM900和S3C44BOX的无障碍通信;电路中的MOLEX-91228为SIM卡座，为防止SIM卡受到静电放电和高频信号的干扰，此处选用SMF05C对SIM卡进行保护;为防止来自SIM900的特高频信号在传至SIM卡时形成信号反射，降低信号质量，这里选用22欧的电阻R614和R613对二者进行阻抗匹配;S3C44BOX通过向SIM900的1引脚（PWRKEY引脚-电开关引脚）发送脉宽为1s的高电平，便可控制该模块的关闭与打开;S3C44BOX通过向SIM900的14引脚（NRESET引脚-低电平复位引脚）发送一个高电平，便可对该模块进行复位操作;与GPS电路一样，GPRS电路中的用于连接GPRS天线与SIM900RF_ANT引脚的射频线的特性阻抗为50Ω;SIM900通过串口接收来自S3C44BOX的数据包，并通过GPRS网络将数据包上传至监控中心。3、系统软件设计为实现车载定位终端数据处理的实时性和运行的稳定性，确保电控车工况信息读取任务和GPS卫星数据接收任务能在时间内完成，本设计引入了μC/OS—II操作系统。μC/OS—II能够根据任务的优先级动态地切换任务，保证系统对实时性的要求。如图4所示为系统主函数流程图，系统上电，经过对S3C44BOX的时钟电路以及相关寄存器配置完成对S3C44BOX的初始化操作，之后调用OSInit（）函数完成对μC/OS—II的初始化操作，接着系统通过OSTaskCreate（void（*task）（void*pd），void*pdata，OS_STK*ptos，INT8Uprio）函数创建车载定位终端的应用任务，通过OSStart（）函数调用任务调度函数OSCtxSw（）开始任务调度。各应用任务间的同步及数据交互通过信号量和消息邮箱来完成。基于车载定位终端的主要功能，该车载定位终端应用程序主要包括3个任务和2个中断。分别是电控车工况信息读取任务（voidVehInfRead_Task（void*pada）），该任务主要用来接收来自ECU、EGR等车载控制器传来的反应车辆工作状况的信息，如：发动机冷却液温度、发动机润滑油压力、发动机曲轴转速、发动机凸轮轴转速、废气后处理阀门开度等等，由于车载定位终端要同时接收多个车载控制器的数据，为确保车载定位终端能够识别各车载控制器上传的数据，此处采用主叫-应答机制实现车载定位终端和各车载控制器间的数据通信;GPS卫星数据处理任务（voidSatDatPro_Task（void*pada））则主要对GS-89M-J模块传来的数据帧进行筛选并从筛选出来的数据帧中提取车辆位置的信息;GPRS数据上传任务（voidDatSend_Task（void*pada））则主要将车辆工况信息和位置信息按照固定数据帧格式进行打包并通过SIM900以无线方式上传给监控中心;CAN接收中断函数（void_irqCANRev（void））是由CAN收发器触发的，CAN收发器每接收到一帧来自各车载控制器的数据时，中断即被触发，该中断函数主要将接收到数据帧通过消息邮箱传送给电控车工况信息读取任务;串口接收中断函数（void_irqSeriRev（void））则主要是在GS-89M-J完成卫星信号解算并向S3C44BOX的串口进行数据输出时被触发的。影响车载定位终端实时性的主要因素是对GPS卫星数据的处理速度，因此车载定位终端中各任务的优先级分配如下表（优先级值越小则对应的优先级越高）。4、结束语文中所设计的车载定位终端应用ARM处理器和μC/OS—II操作系统限度地保证了终端数据交换的实时性与运行的稳定性。经证实，该车载定位终端在货车、工程车、农用车等领域拥有广阔的应用前景。来源：维库电子市场网

联合解决方案有助于摄像头设计人员使用单个GEO摄像头视频处理器处理搭载由两个豪威科技的全HDR和LFM引擎的传感器来捕捉图像。据麦姆斯咨询报道，近日，全球排名前列的数字成像解决方案商豪威科技，以及汽车摄像头视频处理器（CVP）领域的市场领导者GEOSemiconductorInc.，联合宣布了一项联合解决方案，其经过优化，可为后视摄像头（RVC）、环视系统（SVS）和电子后视镜提供高质量的图像。此项解决方案包含豪威科技的OX03C10，这是全球唯一一款集3.0微米大像素、显著降低运动伪影的140dB高动态范围（HDR）和优异的LED闪烁抑制（LFM）性能于一身的汽车图像传感器。这款图像传感器充分利用GEOGW5CVP系列的优势，能够处理140dBHDR图像，在60帧/秒的速度下可实现完整的LFM功能。另一方面，GW5系列的高级局部色调映射使其能够充分利用OX03C10业界领先的HDR和LFM图像捕捉能力，为驾驶员提供更加令人满意的图像。“我们与豪威科技已经合作了五年有余，这是因为豪威科技拥有领先的像素技术，而且与全球汽车一级供应商合作良好，”GEO汽车业务副总裁兼总经理JohnCasey表示。“我们新的联合解决方案提供了令人兴奋的机会，可以利用GW5的能力同时处理两个图像传感器捕捉的数据，并使用豪威科技的新品OX03C10以60帧/秒的速度提供优异的HDR和LFM性能。这有助于SVS摄像头设计人员获得高图像质量，与使用两个CVP相比，系统材料成本、复杂性和功耗都有所降低。”“作为长期合作伙伴，GEO拥有业界领先的图像信号处理能力，包括处理140dB捕捉数据的能力，同时对客户痛点有着深入的了解，这是因为GEO是一家公认的提供成熟产品的供应商，”豪威科技汽车应用市场总监AndyHanvey表示。“最近推出OX03C10图像传感器之后，我们认识到GEO和豪威科技可以再度开展合作，协助汽车设计人员更轻松地制造出优质的观测摄像头，以应对各种光照条件以及前大灯、道路标志和交通信号灯的LED闪烁造成的干扰。”这款传感器集成了豪威科技业界领先的HALE（HDR和LFM引擎）组合算法，能够同时提供出色的HDR和LFM性能，而其DeepWell™双转换增益技术则显著减少了运动伪影。此外，豪威科技基于分离像素的四路捕捉LFM技术，可在汽车整个温度范围内提供高性能。OX03C10也是首款搭载能以60帧/秒的速度提供1920x1280p分辨率的HDR和LFM人眼视觉图像传感器，有助于提供更高的设计灵活性，并使驾驶员能够更快地切换摄像头视角。在所有2.5MPLFM图像传感器中，OX03C10功耗非常低（比接近的竞品低25％），封装尺寸非常小，即使在狭小空间内也能轻松容纳以60帧/秒的速度连续运行的摄像头，在汽车成像应用中处于市场领先地位。得益于豪威科技的PureCel®Plus-S堆叠像素架构，OX03C10的像素性能优于未采用堆叠技术的产品，此外还具有更小的芯片尺寸和更低的功耗。例如，3D堆叠使豪威科技能够提高像素和暗电流性能，与上一代2.5MP汽车观测传感器相比，信噪比提升了20％。GW5CVP系列集成了创新的HDR图像信号处理器（ISP），可同时支持140dBHDR以及OX03C10的高性能LFM输出，从而在明暗场景中提供丰富的图像细节。此外，GW5还包括GEO的第五代eWARP®几何处理器，可对超过180度宽视角的鱼眼镜头进行变形校正。GW5无需外部DDR存储器，并支持双传感器输入，可同时处理两个OX03C10传感器捕捉的数据，从而降低了系统复杂度和成本。目前，豪威科技的OX03C10图像传感器支持试产，GEO的GW5CVP系列已经实现量产。两家公司的设备都为汽车应用提供了高级的ASIL功能安全和AEC-Q1002级认证。转载自MEMS。

0引言能源紧张和气候变化使具有节能环保优势的电动汽车受到了的关注。电动汽车采用清洁能源电能作为动力，是未来交通的长远解决方案［1］。对于个人用户而言，充电时需要到就近的充电站或充电桩进行充电，充电时间较长，如选择电池快充，则对电池损伤较大。如当前车内电池电量不足且时间较紧，则需常备备用电池随时进行更替。电动汽车电池体积较大，操作不易且成本较高，如个人购买备用电池势必将造成个人基础投入的提高，造成电动汽车在个人用户中难以推广。因此，由充电站或电池租赁公司常备多块电池，由公司统一对电池进行充电和维护，根据需求为使用者进行电池更换。电动汽车的电能补充以换电方式为主。该方式具有以下优点：降低了用户的基础投入；延长电池的使用寿命；提高电池的利用率；有助于解决充电网点外的紧急情况；租赁公司利用峰谷电统一进行充电，有利于整体电网的调配等。由于使用换电模式，电池将在多用户多地域间进行流通，在电池进行更换时根据电池状况进行资费结算，因此电动汽车电池需与不同使用者的信息（如车牌号等）挂钩。一方面，需要保证使用者的个人信息不被泄露;另一方面，又需要保证电池在流通使用时的资产安全。此时，电池资产的所属者（如充电站或电池租赁公司），对于电动汽车电池管理的安全性要求大大提高。本文将ESAM安全模块与射频模块相结合，形成新的安全性更高的电池安全模块RF收发器，将其安装在电动汽车电池中，同时，设置与该ESAM安全模块配套的手持终端。此时，将使用者的个人信息以及电池的资产信息存储在ESAM安全模块中，不仅个人信息被进行加密，同时，在进行充电或换电时，也需首先将电池中ESAM安全模块与智能电网的后台售电系统进行，通过后才可正常进行充换电，从而保证了电池资产的安全性。1系统结构为实现电动汽车电池管理，整套系统共分为以下几部分：电动汽车电池端的电池安全RFID模块、手持机、固定读头、后台管理系统。在电动汽车电池上加装电池安全RFID模块，简称电池模块。该模块用于实现电池信息存储、数据加解密、数据交互传输等功能，主要由MCU、ESAM及射频发射RF收发器构成。系统组织结构如图1所示。2电池端的电池安全RFID模块2.1ESAM安全模块ESAM（EnbeddedSecureAccessModule）嵌入式安全控制模块是以专用高性能安全微处理器为硬件平台，具有内部独立的片上操作系统（CardOperatingSystem，简称COS）的嵌入式安全产品，除了具有防检测、抗攻击、自毁等硬件特性外，还具有安全的文件密钥管理和完善的安全机制，以及标准的加解密运算功能等特性。内部结构包括微处理器、加密协处理器、真随机数发生器、ROM、RAM、EEPROM以及数据I/O口［2］。由于ESAM安全模块具有以上安全特性，因此，将电动汽车电池的关键数据存储在ESAM模块中。对于不同的电池数据进行分类管理，按安全性需求设置为透明文件或不透明文件，即数据通信时是否进行加密。2.2主控MCU作用在电池模块上，选择适当的单片机作为MCU，目前该模块选用STM32芯片作为MCU，包括多个的外设接口，可以同时连接汽车本身的BMS系统、ESAM安全模块以及射频发射RF收发器，可以实现多个模块间的数据交互，同时在进行数据交互时对数据进行协议处理运算。2.3RF收发器电池模块上的RF收发器与MCU通过SPI接口进行连接，同时，在手持机侧配置相同的RF收发器，两者设置相同的无线通信频率，即可实现无线数据通信。同时，由于RF收发器可以实现多个标签同时处理，因此，也可在电池管理仓库门口设置固定的无线通信读头，便于仓储的出入库管理。3手持机/固定读头手持机/固定读头为对电池模块进行信息读写的设备，区别为手持机为移动读写设备，主要用于在野外的紧急换电或仓储内的盘库清点等场合，可携带性高，包含显示屏、键盘及人机交互系统等外围辅助，便于操作人员应用。而固定读头主要用于仓库出入库等固定地点，利用RF收发器可实现多个标签同时读取、后台处理的特性，快捷地进行出入库管理。在手持机上具备可选的GPRS模块，用于手持机采集信息后可通过GPRS与后台主站及时进行数据更新。对于关键数据，在通过GPRS公网进行传输时进行加密，以免在公网传输过程中被他人截获或进行篡改［3］。在手持机或固定读头设备终端内均需配置PSAM卡，PSAM卡即销售点终端安全存取模块（PurchaseSecureAccessModule），用于商户POS、网点终端、直联终端等末端设备上，负责机具的安全控管［4］。该PSAM卡与电池模块中的ESAM对应配套发行，用于在数据交换中的加解密操作。4后台管理系统由于电动汽车电池在运行使用时，可能在多用户、多地域间进行流通，后台管理系统主要用于全部信息的存储及管理。可通过手持机或固定读头从电池安全模块中读出信息，并终汇总在后台管理系统中，便于统一的资产控制及信息管理。在后台系统对应安装加密机，以应对对上传数据的加解密处理。5ESAM的安全实现机制根据数据安全要求不同，电池模块与外界的数据交换可以采用以下4种模式：明文、密文、明文加校验或密文加校验模式。对数据的加密可以保证数据的可靠性，而数据完整性和对发送方的通过使用校验码来实现。加密模式就是将要传送的报文数据加密变换后再传输；校验模式就是对要传送的报文数据使用一个算法进行加密得到一个4B的校验码MAC，打包到要传送的数据中一起传输，接收方收到数据后根据MAC对数据进行判别；而加密校验模式兼取二者之长［5］。5.1身份在电池模块ESAM中取随机数并进行加密计算产生数据，上传至及手持终端，再由手持终端中的PSAM卡进行内部密文计算，核对两方产生内部密文是否一致，以实现终端设备对电池模块合法性的，流程如图2所示。随机数由ESAM中内置的真随机数发生器产生，真随机数发生器利用内部的电磁白噪声产生随机数，消除了伪随机数因周期性而被预测的可能，从而保证了加密过程的安全性［6］。5.2数据交互流程当身份通过后，才可进入下一步的数据交互流程，即电池模块与外界的手持机或充电桩进行通信和数据交互。对于存储在电池模块中的数据，以数据文件的重要程度分别进行分类，按不同的安全级别进行读写等操作的权限设置。安全性要求越高，加密等级越高，通信时的加密方式级别也对应较高；安全性要求较低，加密等级也可相应降低，即对应加密方式可降低或为透明不加密，用以提高通信速度及减低冗余计算。因此，根据对安全等级的不同需求，通信方式采用明文、密文、明文+校验、密文+校验4种方式。在电池模块的ESAM中，密钥文件加密等级，由于在电池管理系统中使用的ESAM安全芯片为硬加密方式，因此所有密钥文件均不可更改，但可自由使用，安全等级，用于对传输数据的加解密。其余数据，如应用信息文件，则根据安全等级分为透明文件及不透明文件。如充电文件、资产信息等由于涉及到资产归属以及充电次数及金额等重要信息，因此对安全性需求较高，此部分文件属于不透明文件，在进行交互通信时，使用密文+校验方式，以保证在空间传输过程中时无法被第三方进行破译察看及修改；部分电池运行信息文件则无需进行mac校验，使用密文方式进行通信；如电池地址查询、广播校时等查询操作，由于不涉及用户或所有者隐私信息，则可无需经由ESAM加解密，在主站与电池模块间直接使用明文进行通信，以节省通信时间。5.3安全管理系统由于安全模块的加解密功能，因此，电动汽车电池在流通过程中，将和后台主站间通过配套的密钥系统连接起来，从而实现对电动汽车电池的资产控制。当电动汽车电池在进行充电时，电动汽车内模块通过BMS与充电桩进行通信，只有身份通过后，充电桩才会对电池进行充电。同时，在交互过程时充电桩也可读出电池模块内相关信息并传输至后台系统备份，操作人员可以通过后台系统随时查询电池的流通去向。相同的读写设备也可以配置在固定读头或手持机上，用于在出入库或是人员手动查询电池资产信息。除了在程序算法流程上确保安全外，在应用管理系统方面，在后台系统软件及手持机上分别设置权限等级不同的登陆密码，用于对系统内信息的安全管理。6结束语作为未来可能的交通工具的发展方向之一，电动汽车的发展显得尤为引人关注。其中，电动汽车电池是电动汽车中的为重要组成部分和技术之一。本文基于ESAM安全模块、手持终端，引入对电动汽车电池管理系统改善的设计方法，提高电池的资产管理安全性，使其更为系统、安全、便捷，对于未来电动汽车进一步的推广和应用有着深重的影响。来源：维库电子市场网

1引言电池是电动汽车的关键动力输出单位，在铅酸蓄电池，镍镉电池，镍氢电池，锂电池和燃料电池等几种常用电池中，因为具有能量比大、重量轻、温度特性好，污染低，记忆效果不明显等特点，铅酸蓄电池、镍氢电池在电动汽车中使用很普遍。然而由于充电方法的不正确.造成充电电池的使用寿命远远低于规定的寿命。也就是说很多电池不是被用坏的而是被充坏的，可见充电器的好坏对电池寿命有很大的影响。基于此。本文提出一种使用C805lF040单片机智能充电控制方案的智能充电器的设计，能有效的提高充电效率，延长电池的使用寿命。2硬件设计2.1系统框图图1电动汽车智能充电器系统框图该电动汽车智能充电器以c8051040F单片机为控制，主要包括AC/DC变换器、IGBT功率模块、高频变压器、整流滤波电路、单片机控制电路、脉冲调宽电路以及状态显示电路等。图1是其系统框图。该方案中开关电源的输出功率为2.6KW，交流输入范围为l70V-270V，充电器电路主要包括主充电电路和单片机控制电路两部分，整个电路的工作过程为：220v单相交流电经过全桥整流由电容进行滤波.得到约300v左右的直流电.经过由4只IGBT构成的逆变桥，得到高频交流电，经高频变压器耦合到副边.再经过整流管D6，D7整流。经过电感L3和电容C7滤波后得到稳定的直流输出。由于采用智能充电，根据不同的电池每个阶段充电电压和充电电流都不同。所以使用cygnal公司的C8051040F单片机作为充电过程控制设备，充电时单片机检测充电电池的充电电流，充电电压，电池温度，防止电路过压和过流。电池温度过高，还可以通过检测电池电压电流值来决定是否在切换到下一个的充电阶段。同时通过单片机给出每一阶段的充电的电压值或是电流值，与采样所得的对应电压电流值相比较。通过移相控制芯片uCC3895改变PWM值来改变功率管的导通时间.达到在不同电池不同阶段得到不同稳定的输出值的目的。2.2单片机控制电介绍充电控制电路采用C8051F040单片机进行数据采集和控制，该芯片是完全集成混合信号系统级芯片(soc).具有与805l指令集完全兼容的CIP-51内核。它在一个芯片内集成了构成一个单片机数据采集或控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设及其他功能部件。这些外设或功能部件包括：ADC、可编程增益放大器、DAC、温度传感器、12C总线、UART、SPI、定时器、可编程计数器、定时器阵列等。C805lF040单片机采用流水线结构，机器周期由标准的12个系统时钟周期降为1个系统时钟周期，处理能力大大提高，峰值性能可达到25MIPS。内置64K字节的Flash程序存储器和256B的内部RAM及4KB位于外部数据存储器空间的XRAM。C805lF040具有片内JTAG调试电路.通过4脚JTAG接口并使用安装在终应用系统中的器件就可以进行非侵入式、全速的在系统调试。由于其具有多达8路12位ADc和8路8位ADC.能对来自端口PORTC的单端输入电压、电流进行采样。6通道PWM，片内可编程看门狗定时器.可大大简化单片机控制电路的外围设计和保证了程序的安全运行。ADC负责对充电时电压，电流J2C负责温度数据的采集，PWM输出充电时电压电流的基准值到到比较电路，同时单片机控制开关电源控制模块UCC3895。电压检测电路：电压采样电路由精密电阻和可调电阻构成，由于该单片机AD测量设定范围为5V。所以要使电池组电压成比例的缩小在5V范围内.然后利用C805lF040内部的AD转换功能进行转换。单片机在内部计算出电池电压，该电路采用单片机内部自带l2位AD转换.减少了设计电路的复杂性。并提高了可靠性和。为了抵抗电气干扰和高压电击.该电路采用高速隔离光藕PC8l7隔离。电流检测电路：一般进行电流采集时在电路中串联一个阻值很小的取样电阻.把取样电阻上的电压输入单片机转换通道，进行A巾转换.再通过计算把电压值转换为电流值。但由于本方案中充电电流较大.使用电阻采样会消耗点较多的功率，因此。本方案使用电流互感器进行电流采样。温度检测电路：温度采样采用温度传感器LM92。LM92是美国国家半导体公司公司出品的单片高数字温度传感器。常温下，测温可达到正负0.33度。并可与用户设置的温度点进行比较。通过12C总线接口可对该传感器的内部寄存器进行读写操作。其编程容易。使用方便，在高温度测量及控温过程中得到广泛应用。在充电开始前的预处理阶段。根据不同的电池，软件选择相应的充电算法.将通道选择控制字写入C805lF040单片机的方式寄存器PCAOCPMn中.并初始化计数器，定时器的寄存器PCA0和模块捕捉/比较寄存器PCAOCPn。PWM输出信号的频率取决于PCA0计数器/定时器的时基。改变模块捕捉/比较寄存器PCA0CPn的值可改变PWM输出脉冲的占空比。充电开始后。软件定时采集采样电池分压电阻上的电压值，同时。电流互感器电路实时检测充电电流.经过计算.设置PCAOCPn单片机PwM的输出参数。实现智能充电控制。2.3状态液晶显示模块电路选用LCDl286A点阵液晶显示屏作为状态显示。液晶显示模块电路可直接与单片机C8051F040的I/O口的P5和P3连接，P5作为数据口(D0。D7);P3.0，P3.1、P3.2、P3.3、P3.4和P3.5连接液晶模块的6条信号线LCDD/l，LCDR/W.LCDE，LCDCSl.LCDCS2和LCDRST控制液晶的读，写操作。在充电的每个阶段均有状态显示，如：电池处于正在充电状态、电池因温度过高进入温控状态、电池快充结束充电状态等。3软件设计本软件主要由系统初始化、预处理、根据不同电池类型和状态选择脉冲快速充电模块与算法或恒流、恒压、浮充充电模块与算法等部分组成。其流程如图2所示。图2主程序框图3.1初始化在程序的初始阶段应首先对C805lFU40单片机进行初始化操作.通过设置I/O口编码交叉开关来设置I/O端口的输入输出状态.确定芯片引脚功能，设置中断、TIM定时器参数等等。3.2预处理预处理阶段是进入快速充电前的准备工作。程序初始化后，首先利用C805lF040单片机的内部温度传感器检测环境温度。环境温度过低或过高时.均不能够对电池进行充电，否则将损伤电池。然后，设置A/D转换参数和通道，检测电池的端电压。将检测数据同理论经验值比较，判断电池的类别以及是否连接正确。对端电压低的电池，采用短时间的脉动电流充电，这样有利于激活电池内的化学反应物质。部分恢复受损的电池单元。对端电压在标称范围内的电池选择相应的充电控制模块和算法，对端电压不在标称范围内的电池.软件自动将其剔除。3.3快速充电按预定的充电控制模块和算法设置C805lF040单片机PWM的控制寄存器PCAOCN、方式寄存器PCAOMD以及16位捕捉，比较寄存器PCAOCPn.打开中断使能位.开始快速充电。快速充电时，C8051F04J0单片机必须不断检测以下几项关键技术指标：电路是否出现断路、电池是否出现不均衡现象、电池是否达到规定的安全电压、电池是否温度过高、电池是否满足-△v或△T/△t条件。其中电池的断路主要通过检测采样电阻上的电流大小来判断。而且为了避免误判断应该反复检测。当出现断路时应重新返回预处理阶段。断路的判断时机应该在电池端电压已经达到预定值的情况下进行，否则在电池端电压没有达到预定值的情况下，充电电流比较小。可能出现误判断。电池的端电压检测使用C8051F040单片机的片上12位高A/D模块.采用中断控制方式。这样可节省C805lF040单片机在加转换期间的等待时间。端电压检测的数据，通过充电算法计算电池的电压负增长-△V是否满足快速充电终止条件，时实修改c805lF040单片机PwM的输出参数，控制充电电流的大小。电池的温度检测在端电压检测之后进行。C805lF单片机通过设置不同的地址编码，访问相应的数字温度传感器LM92,读取温度数据.通过充电算法计算电池的温度变化率△T/△t是否满足快速充电终止条件，时实修改C805lF040单片机PWM的输出参数，控制充电电流的大小。为了防止电池被冲坏，在电池电压到达端电压Vmax或温度Tmax时应立刻停止充电，否则会损坏电池。4结束语实验结果证明，以C805lF040单片机为控制的智能快速充电器已能正常工作。由于C805lF040具有良好的性能价格比，将其特有的模拟电路模块、高A/D转换、12C总线接口以及高速PwM等功能运用到充电控制中.有效使用了C8051FD40的片内外功能.增加产品的智能化和实用性.节省了产品的开发时间和费用，降低了生产成本，同时也提高了产品的一致性和可靠性，具有很好的推广价值。本文作者创新点：本设计以SoC单片机C805lF040为主体，构建电动汽车电池充电系统的硬件设计平台和软件设计方法。并在C805lF040内部嵌入μC/OSII实时操作系统，可大大提高系统的稳定性和实时响应能力，增强系统的可靠性、可扩展性和、移植性。来源：维库电子市场网

引言随着经济收入与汽车产业的迅速发展,隐患也随之而来。因汽车挡风玻璃起雾而导致汽车驾驶员在驾驶过程中视线模糊造成交通事故的主要原因之一。当今，有很多型号的车都有除雾档位，然而，驾驶员对HVAC系统的使用时机不当同样会造成大量能源消耗或者事故的发生。由此可见，智能除雾是不单独是一个驾驶安全的保证，并且也节省了汽车的能耗。本文是通过对汽车玻璃起雾的原因分析，选配适当的传感器，来实现智能检测汽车挡风玻璃起雾控制器。1、检测原理大气中的水分达到了饱和状态后,在空气中附在尘土上面就形成水滴或者雾气,附在玻璃上面就形成所谓的雾.这是因为空气重的露点很高,空气中的湿度遇到冰冷的固体后形成了饱和状态。可见，挡风玻璃上面形成的雾主要的原因是挡风玻璃的温度下降并至于车厢内空气露点的温度。我们可以根据这个原理，通过MLX90614传感器实时监测车厢内的温度。MLX90614传感器是迈来芯公司专为空间区域温度检测而定制的产品，TO-39封装内集成了对红外灵敏的热电堆探测器芯片和信号处理ASSP（专用集成电路）芯片。由于集成了低噪声放大器，17位ADC和强大的DSP单元，使得高的温度计得以实现。它具有体较小、成本低等特点，出厂校准温度范围宽，在0-50℃范围内可达到0.5℃，单电压3V/5V，采用SMBUS/PWM接口，产品等级符合车用标准，出厂设置为SMBus输出，在整个温度测量范围内的分辨率为0.02°C。从以上分析，采用MLX90614传感器完全可以满足要求。2、硬件电路设计在汽车玻璃智能防雾控制器上，硬件电路主要包括电源LDO电路、主控制器电路、基于MLX90614传感器检测电路等组成。2.1、LDO电路在汽车玻璃智能防雾控制器中，采用是48V降压至5V，然经过专用的LDO芯片，达到理想的电压。在本方案中，我们采用了集RN5RT33AATR芯片降至3.3V。2.2、MLX90614传感器驱动电路作为本文中关键器件MLX90614传感器，支持SMBUS和PWM接口方式。本文均把这两种方式列出。但是我们推荐SMBUS方式，因为这是兼容汽车接口。MLX90614有钳位二极管，连接SDA/SCL和VDD之间，以提供给MLX90614器件电源，而使SMBUS线不成为负载。在EEPROM配置为PWM，POR之后，PWM模式是自由运行的。对于PWM工作模式，SCL引脚必须为高电平。2.3、MCU电路设计在本方案中，我们选用了性价比较高的瑞萨单片机作为MCU，其型号为R5F101AG。主控制器主要完成了与MLX90614的驱动与通信、数据分析与处理。3、软件设计在软件设计方面，主要包括初始化、MLX90614的配置、MLX90614数据读取与温度计算等。voidmain(){uintTem;//温度变量uintTemh;SCK=1;SDA=1;delay(4);SCK=0;delay(1000);SCK=1;screen_initial();while(1){Tem=readtemp();//读取温度display(Tem);//显示温度Temh=wreadtemp();displayw(Temh);delay(10000);}}4、结论MLX90614是一款适合于区域温度检测应用的片上系统传感器。此芯片是专门为汽车领域应用所设计，当然同样也适用于基于区域温度检测方面的应用。本文设计的汽车玻璃智能防雾控制器就是一个典型的例子。来源：维库电子市场网

随着电池化学特性、可靠性和相关技术的日趋稳定，汽车电池管理系统（BMS）的设计也随之不断发展。如今，BMS设计人员已经掌握了如何在电气和外部条件均十分恶劣的行车环境下优化BMS测量并实现系统的性能。毫伏和毫安的电池测量仍是重点，并需要实时同步采集这些电压和电流数据用以功率计算。此外，BMS还须评估每次测量的有效性，因为它需要限度地提高数据的完整性，以识别、区分并根据错误或可疑数据进行判断。经过持续探索和优化，BMSIC制造商已可以提供关键体系架构，以满足电动汽车（EV）电池管理系统对全面监控，严格的安全性，可靠性和高性能的要求。由于电池性能会随正常使用而退化，因此BMSIC的选择对于延长电池组的使用寿命也至关重要。在工作过程中，电池组健康状态（SOH）的准确性可以帮助车辆电池管理电子设备在电池使用与供电控制上进行优化，以延长电池组的剩余寿命。电池管理IC能否在车辆使用寿命内保持其的测量，是直接影响电池管理设计的关键要素。电池电芯测量中的任何偏差或不稳定都会直接影响车辆的行驶里程和电池寿命，进而影响汽车制造商的维修及经营成本。为电动汽车供电的锂离子电池通常有8-10年的保修期。此后，则认为其不再适用于车辆牵引，但电池可能仍保持其原始容量的80%。因此可以将车辆使用过的旧电池组以指定的剩余寿命迁移到其它需自耗电池的应用中，进行二次使用。对汽车制造商而言，成功的BMS需要在系统设计初期就仔细选择BMSIC。制造商需要了解在整个操作环境和车辆使用寿命的过程中，特别是高电压电池和逆变器噪声等恶劣的电磁干扰（EMI）环境下，各个IC供应商所提供的产品测量与稳定性之间的差异。优良的锂离子监测系统四个重要的标准：——对于具有平坦放电曲线的电池类型（如磷酸铁锂电池），电池是重要的标准；全面诊断——除了监测每个电芯的状态外，系统还须不间断地对其自身进行功能安全检测，以确保每个IC都以预期的运行；可靠通信——监控系统的所有环节都必须协调运行，因此必须确保系统间通信的可靠性，而大多数传统通信方法则无法满足嘈杂行车环境中这一需求。安全性——系统通过适当地管理锂离子电池避免故障与安全问题。发生故障时，系统必须采取适当的控制措施，同时避免误报。磷酸铁锂电池由于其低内部阻抗而适用于较小的电池组。这种电池类型使系统工程师需要检测电池放电时电池电压的细微变化。而测量这些微小变化需要复杂的模拟前端（AFE）、准确且稳定的电压基准以及精密的模数转换器（ADC），这对BMSIC设计人员来说是一个巨大的挑战。多电池平衡IC中的关键要素准确的电压基准是所有BMSIC的。芯片所采用的参考拓扑类型各不相同，带隙结构是常用的，它们在与芯片面积之间，以及整个温度范围内的都做了的权衡。例如，ISL78714锂电池组管理IC使用了的带隙基准设计，这一设计具有良好的应用记录，并非常适合要求苛刻的汽车应用。该技术稳定、成熟、特点鲜明，并经过多年应用及优化。准确的电压基准直接影响汽车制造商的保修和经营成本指标，是设计人员计算车辆电池寿命时考虑的一个关键因素。除了基准，用于测量的另一个关键功能模块是ADC，主电池电压测量模块。两种和常用的ADC类型是逐次逼近寄存器（SAR）和delta-sigma。在这两种技术中，SAR具有快的采样率，能够提供高速的电压转换和出色的抗噪性，但往往需要更大的芯片面积。SARADC是可以提供数据采集速度、、强度和抗电磁干扰能力组合的选择。IC设计人员也会倾向于delta-sigmaADC，因为它们通常需要较小的芯片面积且相对容易实现。但由于使用了抽取滤波器，它们的速度往往较慢，这会降低采样率和数据采集速度。采用delta-sigmaADC时的另一个考虑因素是在受到EMI干扰时趋于饱和，这可能导致在准确电芯电压时出现延迟（通常为三个完整的转换周期）。单个电池的接口由AFE管理，该AFE包括输入缓冲器、电平移位器和故障检测电路。当电池初连接到BMS时，AFE是处理热插拔瞬变的关键。BMSIC采用全差分AFE设计，可在不影响相邻电池测量的情况下测量负输入电压（±5V），这在需要总线互联的系统中十分有利。为提高瞬态条件下的强度，电池电压输入端增加了一个外部低通滤波器。输入滤波的设计经过优化，在不影响速度或的同时获得的EMI和热插拔抗扰度。相比之下，使用双极而非电荷耦合AFE的集成电路的和长期偏移会因为外部输入滤波器选择的组件值而大大降低。图1显示了BMSIC的三个功能模块及其互联的简化图示。图1.ISL78714锂电池组管理器的简化框图稳定的线性带隙基准、SARADC和全差分AFE相结合，使锂电池组管理器具有快速的数据采集能力、强度和。BMSIC的高度并不仅仅依靠出厂时的测量值，还需要在安装到印刷电路板（PCB）后进行独立验证。图2a和2b显示了集成电路在电池电压和温度范围内的，这对于电池系统设计人员而言至关重要，因为他们需要系统误差预算值来保证车辆的使用寿命，并须考虑可靠且可预测的指标。图2a图2b图2.30块BMS板组装1000小时后的测试数据因此，建议设计人员仔细检查，并应在每个IC供应商提供的数据表之间详细比较，尤其是、数据采集速度和输入滤波器要求（包括它们对的影响）等方面。PCB布板与配置的注意事项焊接会在PCB上产生应力，使BMS集成电路在X和Y两个平面发生弯曲，从而在硅特性中产生亚原子应力，进而影响集成电路的性能。由于基准是测量电路的关键因素，其特性的任何变化都会直接影响ADC的，这是精密芯片行业中众所周知的现象。芯片设计者可通过将敏感电路小心地放置在不太可能受焊接和其它制造应力影响的芯片区域中，来解决这一问题。或者，IC设计人员可以选择更昂贵的基准设计技术，例如在同一IC封装内放置单独的基准裸片或使用单独的离散基准芯片。无论使用哪种IC技术，PCB的设计和制造阶段都至关重要。因此，的IC布板技术以及对芯片安装和焊接方案的细致考量，会帮助缓解很多问题。例如，BMS设计人员遵循ISL78714推荐的PCB布板指南和焊接回流曲线，会看到IC板级单元读数和长期漂移特性均为对数且可预测。该IC的长期漂移性能数据来自25°C的实验室实际测试及加速的寿命测试。完整使用寿命是初始板级和寿命偏移（例如，总和平均值和RSS标准偏差）的矢量和。图3显示了在15年的使用寿命内典型的电池读取偏差的结果。图3.在±6σ（焊后）下的初始板级电池误差vs.使用寿命结论电池管理设计的一个关键因素是电池性能，而在车辆使用寿命中，BMSIC是否有能力保持其测量会直接影响电池性能。电池电量测量中的任何偏差或不稳定都会直接影响车辆的行驶里程和电池寿命，进而影响汽车制造商的保修及经营成本。有各种具有不同测量拓扑和技术的BMSIC可供选用，因此系统设计人员必须仔细考虑如何选择和使用。优化BMS设计并了解测量、方案和拓扑结构的潜在差异，以及它们之间相互关系，对于选择适合其EV应用的BMS芯片至关重要。转载自维库电子市场网。

在当今快速演变的汽车照明市场，LED驱动器的作用尤为重要：为汽车厂商提供更节能的选择以满足消费者对燃油经济性的要求、提升能见度安全性以降低或避免交通事故发生率、打造个性化的车辆氛围达至消费者对汽车独特的造型期望……在未来8年，汽车照明系统整体年复合增长率几达10%，市场发展潜力巨大，而用于此类系统的驱动器也将有类似的增长。汽车照明的驱动器要求LED是根据电流而改变亮度的器件，而LED驱动器通过调节一个LED或LED串的功率，提供恒定的光输出。每一汽车照明方案都需要一个独特的驱动设计，工程师需根据不同的要求如串联或并联、高功率或低功率以及成本或功能等等，为特定应用选择合适的LED驱动器以尽量提升能效。决定哪种LED驱动器适用于其应用的因素包括：-每一功能的LED总功率？-这是决定LED驱动器拓扑结构的关键。-电子环境温度？-例如，尾灯需要更亮的LED，选择能效更高的开关驱动器而不是高功耗的线性驱动器，以在较高功率电平下更保持冷却工作。-改变LED配置的灵活性-可使用基准电压控制和脉宽调制控制等多种亮度方法完成光的调整。宽工作电源范围提供电源配置和可驱动的LED数量。-支持的特性-比如自动调光、个别的LED控制、颜色改变。-支持的故障诊断和符合安全标准-比如热警报、热关断、开/短路、过流保护、过/欠压和单一LED失效。图1：用于LED照明的驱动器方案将来的照明驱动器将需具备以下因素以支持汽车厂商的系统要求：-可扩展，拥有灵活的硬件，以支持将要上市的不同的汽车应用和要求；-在同一模块内有不同的驱动器需求：高压气体放电灯(HID)、LED等；-随着驱动器加添更多的功能，须考虑增强故障诊断功能；-可靠的LED电流控制，提升驱动器的可靠性。汽车照明创新汽车照明应用将在汽车内部和外部激增，照明系统将在所有汽车细分市场越来越普及。市场的扩张将相应推动更多的硅发展。(一)当今汽车内部照明当今汽车内部照明大多采用白光LED驱动器和RGB红绿蓝可编程驱动器。明亮的白光LED主要用于顶灯、阅读灯、货舱灯等对亮度要求相对较高的应用，但它有别于标准灯泡，可为驾驶员提供温馨舒适的氛围，它的调光斜率特性可产生独特和差异化的造型及效果。安森美半导体为这类应用提供分立的或恒流稳流硅方案。而RGB和白光LED相辅相成，其发展由进一步令车辆个性化的动力所推动，用作可编程的内部光源，包括仪表盘、中控台、导航/音频等区域照明和氛围灯等特效应用。其色彩准确度需校准，而且单独的LIN对应一个RGB，再加上区域调光，这些都是满足汽车厂商要求的重要特性。安森美半导体可提供线性系统基础芯片（SBC）用作此类应用，SBC接口经由LIN总线，提供驱动RGBLED的所有功能。图2：RGB驱动器用于汽车内部照明(二)当今汽车外部照明--尾灯从过去单个的LED到现在的不透明且均匀的灯排，从动画的信号到扫动的闪光信号灯，驱动器作为汽车尾灯演变的重要部分，除了在造型、形像等汽车外观方面不断创新外，还提升安全系数，并可支持启停压降，和自适应环境光照条件，是满足汽车厂商和政府节能要求的关键。针对此类应用，安森美半导体提供线性稳流器和控制器。图3：汽车尾灯(三)当今汽车外部照明--前照灯LED前照灯普遍应用于日间行车灯(DRL)，常见的两种方案是导光LED和LED串（如图4所示）。这些DRL应用不仅向迎面驶来的车辆提供更好的能见度，汽车厂商也依靠LED和LED驱动器的灵活性来个性化他们的车辆，建立特有的"视觉"品牌。图4.LED前照灯应用于DRL的两种常见方案用于豪华车的先进前照灯已不仅仅局限于DRL、远光灯和近光灯，汽车厂商还可选择LED转向灯、LED雾灯和高速路面聚光灯等设计，以及采用结合HID和LED方案的前照灯系统，乃至将来的全LED灯。在更具个性、更安全及更高能效的趋势的推动下，考虑令平台模块化，从低成本"入门级近光灯"发展至高端全功能"先进照明系统"，为汽车厂商提供多种创新。从成本上来说，先进的照明系统较标准照明系统贵，但可相应减少功能以迎合中低成本汽车。此外，它还具备可扩展性，可根据需要适当扩展以用于各类汽车。安森美半导体提供双通道LED驱动器、步进电机驱动器用于自适应前大灯系统(AFS)。这些系统进一步提升安全水平，提供照明单元，可根据驾驶环境、速度及车辆负载移动和旋转。双通道LED驱动器特性包括：集成功率LED、系统级芯片，提供达125dc的氛围，适用于中、高总功率。而步进电机驱动器提供双极步进驱动、微步进、停转检测、LIN、I2C和SPI接口，以及达125dc氛围等特性。将来的汽车照明方案--像素/矩阵前大灯从电机控制迈向使用像素/矩阵前大灯系统是将来汽车照明的一大重点趋势，它采用系统模块化的平台设计，提供超越当今前照灯方案的众多优势，通过高科技及创新设计提升汽车形像，支持50%至80%甚至更多地使用全静态无眩光远光灯，可根据环境和迎面驶来的汽车调节照明系统，为驾驶员提供在所有情况下的更高能见度，运用LED技术，无移动部件，更安全更可靠。此外，由于具多个空白区域，和可调节的每一像素的发光功率，并可快速切换，可扩展更多功能。LEDAFS像素/矩阵系统由LED专用标准产品(ASSP)、FET、LDO、整流器、逻辑、齐纳、保护等元器件组成。安森美半导体现可提供除微控制器外的所有半导体元件。随着系统越来越标准化，这微控制器可嵌入到一个专用集成电路(ASIC)，支持潜在的安森美半导体单芯片硅方案。安森美半导体的NCV78247像素/矩阵控制器，能驱动4个LED串、集成调光控制器、内置过压/欠压、过温、短路/开路检测（包括LED旁路开路）、SPI接口、输出故障、输出段可配置、可提供SPI通信和板载微控制器等等（图5）。图5.NCV78247像素/矩阵控制器结语汽车照明驱动市场将持续需要驱动器组合，支持从简单的分立器件到使用组合技术的方案，为汽车外型设计提供更多可能，并提升行车安全系数和燃油经济性。像素/矩阵前大灯是将来前照灯的重点趋势。来源：维库电子市场网

车辆检测器作为交通信息采集的重要前端部分，越来越受到业内人士的关注。鉴于公路交通现代化管理和城市交通现代化管理的发展需要，对于行驶车辆的动态检测技术——车辆检测器的研制在国内外均已引起较大重视。车辆检测器以机动车辆为检测目标，检测车辆的通过或存在状况，其作用是为智能交通控制系统提供足够的信息以便进行的控制。工作原理本系统采用MSP430F1121A单片机与环形线圈相结合的方法对行驶车辆进行检测，是一种基于电磁感应原理的检测器。传感器线圈为通过有一定电流的环形线圈，当被检测铁质物体通过线圈切割磁力线，引起线圈回路电感量的变化，检测器通过检测该电感变化量就可以检测出被测物体的存在。本文利用由环形线圈构成回路的耦合电路对其振荡频率进行检测。但线圈检测易受车辆、湿度、温度等外界环境的影响，基准频率会产生漂移，从而影响检测效果。同时，由于车型、车体、车速的不同，亦会影响检测的准确性。针对这些情况，本文提出了一种软件动态刷新检测基准的方法，以及抗干扰的软件数字滤波方法，充分利用MSP430系列单片机的片上资源对线圈频率进行检测，有效提高了检测的准确性与可靠性。系统结构系统以MSP430F1121A单片机为，由环形线圈传感器模块、LC振荡电路、整形电路、频率选择模块、电源模块、电压监测模块、工作方式设置模块、信号输出模块及JTAG等组成。系统结构框图如1所示。各模块原理及硬件实现环形线圈传感器是一只埋在路面下的矩形线圈，其两端引线接车辆检测器。环形线圈的作用相当于LC振荡回路中的电感L，当有金属物体靠近时，其电感量发生变化，从而引起振荡频率的改变。通过对频率的检测、比较，可以判断车辆的驶入或驶出。由它组成的LC振荡电路与整形电路一起构成了信号输入电路，如图2所示。图1系统更新示意图图2信号输入电路示意图环行线圈与行驶车辆之间是通过电磁场进行耦合的。当车通过环形线圈并处在一定的位置时，在车体中引起的涡流是一定，而涡流对环形线圈的影响也是一定的，车辆与环形线圈之间存在着一定的互感。于是，我们把车辆看作具有电感L1和电阻R1的短路环，它通过互感M与环形线圈相交链。由振荡电路提供，电感为L2，电阻为R2。其中项L2的变化幅度与车辆的导磁率有关，第二项与电涡流效应有关。若工作频率选择适当，当有车辆通过环形线圈时，式项的变化量将小于第二项，即等效电感减小。显然，当车辆通过环形线圈时，L变小，则f增大，通过单片机检测电路测得其频率的变化，从而可判断有无车辆通过。电路中由三极管Q1和Q2组成共射极振荡器，电阻R3是两只三极管的公共射极电阻，并构成正反馈。Tl为磁罐变压器，起着阻抗变换和与外电路隔离的双重作用。其绕组Ll通过引线外接环形线圈，环形线圈的感抗通过Tl反射到绕组L2，形成等效电感L，L与并联的电容Cl形成振荡回路，LC值决定了振荡频率。开关Sl闭合时，电容C2与Cl并联，电容量增加，振荡频率降低，由此来设置高低两种振荡频率是考虑到现场的不同情况，以便取得较好的检测效果。LC振荡电路输出的是带毛刺的正弦波，不适合单片机做数字化处理，因此需要单向稳压二极管和单门限电压比较器将其转变为方波信号输出。由于不同应用场合中，LC振荡电路的振荡频率不近相同，故输出的方波信号通过一计数器进行分频，再由频率选择接口送入单片机的P2.5口，从而避免了单片机的计数溢出，增强了单片机对信号处理的灵活性。MSP430F1121A单片机为16位RISC指令结构；内置4kBFlash和256BRAM；一个l6位定时器Timer-A和看门狗定时器；一个具有3种内部参考电平和输出带RC滤波的比较器等。

本文就我们在朝着半自动驾驶和全自动驾驶发展期间出现的汽车电气化趋势，尤其是，为了让电子转向助力(EPS)和电子制动系统满足必要的安全标准，以确保无人驾驶汽车的安全性和可靠控制时需要作出的改变提供一些见解。ADI公司(ADI)提供磁阻(MR)位置传感器产品和基于分流器的电流检测放大器产品，它们可使EPS和电子制动系统中使用的无刷电机实现高性能换相和安全运行。简介近年来，因为人们更加重视提高车辆安全，所以主动高级驾驶员辅助系统(ADAS)不断得到发展和推广，它是对依赖安全气囊来保护驾驶员和乘客安全的传统被动系统的一种补充。这些新出现的系统最初是为了帮助驾驶员在安全危急情况下做出正确决策，从长期而言，则是替代驾驶员做出决策。这些技术进步也引领着汽车朝向半自动和全自动驾驶转变。让电子控制单元(ECU)代替驾驶员做出决策，让执行器负责进行车辆转向和制动操作，如此，将驾驶车辆的任务移交给传感器、ECU和电子执行器。这一趋势推动我们开始开发更可靠、更智能、性能更高的冗余电子执行器解决方案，这些解决方案需要符合ISO26262功能安全标准。这是一项基于风险的安全标准，对危险操作情况的风险进行定性评估，并在组件和系统设计中融入安全措施，以避免或管控系统故障，以及检测或控制随机出现的硬件故障或减轻其影响。这些执行器系统通常使用无刷直流(BLDC)电机驱动，由于这些系统对安全性至关重要，设计人员在设计解决方案的硬件和软件时，必须保证系统能够满足汽车安全完整性等级(ASIL)D级的高标准。BLDC电机换相和控制顾名思义，无刷直流电机没有电刷触点，需要使用电机位置传感器(MPS)来测量定子与转子之间的相对位置，以确保定子线圈按正确顺序通电。电机位置传感器在启动时至关重要，因为此时微控制器没有可用的反电动势来确定转子和定子的相对位置。传统上，阻塞换相（见图1a）由三个霍尔开关组成，用于指示无刷直流电机中转子的位置。由于人们要求提高BLDC电机驱动器（包括EPS系统）的性能，尤其是降低其噪声、振动和不平顺性(NVH)，以及提高其运行效率，所以阻塞换相逐步被正弦换相控制取代。霍尔开关则可由安装在电机轴末端的双极磁铁前面的MR角度传感器代替（见图1b）。在典型的应用中MPS也被安装在ECU总成上，ECU则被集成到电机外壳中，并且安装在电机轴的末端。图1.(a)BLDC阻塞换相控制和(b)BLDC正弦换相控制。图2.ISO26262ASIL评级矩阵。安全关键应用的功能安全（示例EPS）ISO26262于2011年引入，作为一种安全标准，用于解决与电气安全相关的系统故障可能造成的危害，之后被2018年版取代。必须对系统实施安全和风险分析，以确定系统的ASIL等级。ASIL等级是通过审查系统在运行期间潜在危险的严重程度、暴露程度和可控性来确定的（见图2）。例如，如果我们对EPS系统实施风险和危害分析，可能会得出以下结论：基于这些事件（例如转向卡滞和自动转向等）的严重程度、可控性和暴露性，将这些严重事件评定为ASILD等级。同样，对于即将推出的电子制动系统，可以采用同样的逻辑确定不可控事件的严重程度，如制动卡滞或自动制动。根据EPS或制动系统示例，ASILD系统的评级可以通过分解子系统来实现，如图3a、图3b和图3c所示。图3.针对ASILD系统的ASIL分解方案。并不要求每个系统组件都按照ASILD标准和流程进行开发，以使ASILD系统合规；但是，在进行系统级别的审核时，要求整个系统必须满足要求，并且可以集成QM、ASILA、B、C、D级别的子组件作为系统的组成部分。系统分解还应该确保充分的独立性，并考虑到依赖或共因故障的可能性。EPS系统拓扑典型的EPS系统拓扑结构如图4所示。EPSECU根据驾驶员施加到方向盘上的转向扭矩、方向盘的位置和车辆的速度来计算所需的辅助功率。EPS电机通过施加力来转动方向盘，减少驾驶员操纵方向盘所需的扭矩。图4.典型的EPS拓扑。电机轴位置(MSP)角结合相电流测量信息，用于对EPS电机驱动器实施换相和控制。基本的典型EPS电机控制环路如图5所示。所需的扭矩辅助等级因驾驶条件而异，由车轮速度传感器和扭矩传感器决定，扭矩传感器测量驾驶员或无人驾驶汽车中的电机执行器施加到方向盘上的扭矩。然后，微控制器使用MSP数据和相电流数据来控制提供给电机（提供所需的辅助）的电流负载。图5.典型的EPS电机控制环路。EPS电机位置和相电流传感器MPS传感器故障可能导致或加重系统故障，例如转向锁止或自动转向，因此MPS是EPS系统中的关键组件。所以，重要的是，系统要能够综合全面地诊断传感器故障和冗余，以确保在MPS传感器出错或发生故障时能够确保继续正常运行，确保不会发生严重的系统故障，或者在出错时，系统能以安全地方式停止运行。电流检测放大器通常用于间接精确测量电机负载，一般应用于三个电机相位中的两个相位，提供额外的诊断信息（可以作为整体系统安全保障措施的一部分）。此外，高度准确的电机位置和相电流测量可以从系统层面改善EPS电机的控制性能，实现非常高效、安静、平稳的转向，从而改善整个驾驶体验，因此它是系统中的关键组件。EPS电机控制的功能安全在EPS或其他安全性关键电机控制应用中，我们可以采用不同的方法来实现ASILD合规性。以下示例说明：可以将双重各向异性磁阻(AMR)电机位置传感器和ADI的电流检测放大器集成到这样的系统中，提供所需的性能等级和冗余，从系统级别实现ISO26262ASILD合规性。在图6所示的框图中，用基于不同技术（例如霍尔、GMR或TMR）的另一个传感器对双AMR传感器进行了完善和补充。双AMR传感器用作主（高精度）传感通道，第二个不同传感器技术通道有三个用途：·启用“三选二”(2oo3)比较，以验证当与其他系统输入组合时，其中一个传感器通道是否出现故障。·在发生可能性极低的两个AMR通道都出故障情况下，提供位置反馈。·在电机极数为奇数的情况下，为微控制器提供360˚象限信息，用于电机换相。准确的角度测量将继续由双AMR传感器的两个通道提供。额外的系统诊断，例如电机负载和轴的位置，可以从准确相位电流检测放大器的动态状态（反电动势）间接推断得出。图6.适用于安全性至关重要的应用的电机位置和相电流检测结构示例。如果我们查看这个传感器架构示例中所有可能的传感器故障模式，可以看出，应该始终有两个位置传感器输入可用于进行可靠性检查。即使在两个AMR通道都由于常见的故障原因导致同时故障这种极不可能的极端示例中，仍然可以使用来自辅助传感器通道的降级位置检测信息和电流传感器在动态状态下提供的反电动势信息进行交叉比对，以确保系统的基本功能继续正常运行。这种系统级别的诊断功能将确保不会发生严重的故障模式，并且保证系统实现ISO26262ASILD合规性。之后，可以安全关闭系统的电源，或者转入跛行回家模式，以返回经销商处进行维修。总结随着用于提高汽车安全性的ADAS推出，以及全自动和半自动驾驶车辆的出现，人们开始要求获得更可靠、更智能、性能更高的冗余电子执行器解决方案，且要求该方案符合ISO26262功能安全标准。ADI公司提供的电机轴位置和相电流检查产品不仅能满足提高性能，实现更顺畅、更高效的电机控制的要求，还提供了在EPS或制动系统等安全性至关重要的应用中实现高ASIL要求所需的冗余。ADI提供的ADA4571-2双AMR传感器专为需要冗余和独立检测通道的这类安全性至关重要的应用而设计。它是一款双通道AMR传感器，集成了信号调理放大器和ADC驱动器。该产品包括两个AMR(SensitecAA745)传感器和两个放大器信号调理ASIC。该传感器提供非常低的角度误差信号，通常在0.1度范围内，具备可忽略的迟滞、高带宽、低延迟和良好的线性度。这些特性能够帮助减少转矩波动和可听到的噪声，帮助实现顺畅、高效的BLDC电机控制。此外，AMR传感器在饱和>30mT条件下工作，没有磁场窗口上限，而且传感器在高磁场条件下运行，因此解决方案能够经受严苛环境下的杂散磁场。ADI提供的AD8410电流检测放大器能够在EPS和其他BLDC电机控制系统中的分流电阻上进行双向电流测量。这是一个高电压、高分辨率和高带宽的分流放大器，用于在严苛环境下提供所需的准确测量，在安全性至关重要的应用中提供诊断，帮助减少转矩波动和可听到的噪声，实现顺畅、高效的BLDC电机控制（例如EPS或制动），并改善整个驾驶体验。转载自电子技术应用。

在移动终端、汽车、物联网与工业等广泛的市场中，开发人员一直在积极寻求一种精密的测距技术，来实现精准的室内与室外定位。幸运的是，UWB在近期经过“改造”，成为精确、安全的实时定位技术，优于Wi-Fi、蓝牙和GPS等无线技术。超宽带技术能够实时处理环境信息，如位置、移动及其与UWB设备间的距离，这些信息已精确到几厘米，这为系统增添了空间感知能力，从而将推动一系列激动人心的新应用的开发。为了解UWB的潜力，请务必考虑UWB在测量飞行时间、到达角、尤其是其安全属性方面的独有特点。基于UWB的汽车应用——更加智能的智能钥匙在2019年下半年，汽车制造商纷纷推出计划，实施基于UWB的无钥匙汽车门禁，并将探索UWB支持的新用例，如车内乘客检测、自动代客泊车、自动泊车、停车场进入和免下车支付等。对于即将到来的UWB浪潮，其中一个备受期待的用例是通过智能手机实现无钥匙门禁（PKE）。通过PKE，您可以在不使用机械钥匙的情况下解锁和启动汽车。遥控钥匙装在您的口袋或钱包中，当进入解锁车门的适当范围内时，遥控钥匙会被“唤醒”。进入汽车后，系统会检测到遥控钥匙，以激活点火启动按钮。PKE遥控钥匙深受汽车制造商的欢迎，因为它们能够提供极大的便利性，并且备受客户期待。此外，如果使用遥控钥匙，转向柱将不再需要笨重的锁芯，这减轻了汽车重量，降低了发生碰撞时膝盖受伤的风险。消费者对这一技术也十分青睐，因为无需寻找或拨动机械钥匙来开锁、启动或锁车，生活变得更加方便了。遗憾的是，如今许多遥控钥匙也成了窃贼的目标，他们使用现成可用的廉价入侵设备来检测汽车的唤醒信号，然后将该信号重新定向至钥匙以便唤醒钥匙，使其强制发出不必要的开锁信号。这就是我们所熟知的中继攻击。中继攻击之所以成为可能，是因为现在有一些遥控钥匙利用信号强度——不是时间戳——来检测何时车主距离汽车两米内。攻击通常由两个人完成，一个人在钥匙附近，另一个人在汽车附近。当您走出汽车，比如前往购物商场、咖啡厅或餐厅，或者如果您在家，而您的车钥匙靠近玄关或窗户，第一个窃贼会尽量接近钥匙，发出您汽车所发送的同类型查询来检测钥匙。如果您的钥匙响应查询，表示其在范围内，第一个窃贼会捕捉响应信号，然后将该信号发送（或中继）给等候在汽车旁的第二个窃贼。然后，第二个窃贼使用捕捉到的响应信号欺骗汽车解锁并启动。图1：中继攻击复制信号并使用该信号开锁（来源：恩智浦）通过为PKE遥控钥匙和智能手机门禁添加UWB，ToF计算能够有效地防止中继攻击。窃贼检索的任何信号都标记有时间戳，指示信号是在范围以外的某个地方生成的。当信号到达汽车时，计算得出的行程时间会显示发出信号的点过于远，无法开门。拿着午后场电影票的影迷无法进入深夜秀场，因为电影票上显示的时间是错误的而且已过期，同样，盗版的UWB信号不会让窃贼进入汽车，因为信号显示的时间是错误的，从本质上来说已过期。UWB的起源与现状1960年代，人们首次开发出UWB，将其用于雷达应用。后来，该技术经过调整，用作正交频分复用（OFDM）技术，并在IEEE.15.3中标准化为速度高达480Mbps的超高数据速率传输技术。在这个容量方面，该技术与WiFi直接竞争，但WiFi很快使其数据传输功能相形见绌，使得UWB在传输用例中退居二线。基于脉冲无线电技术，UWB的下一个角色则成功得多。如IEEE802.15.4a中指定的，它使用2ns脉冲来测量飞行时间和到达角的值。不久后，其安全功能通过IEEE802.15.4z中指定的扩展得到增强（在PHY/RF级别），这使其成为独特的安全精密测距和感应技术。使用智能手机作为智能钥匙来进入和启动汽车的想法极具吸引力，因此，汽车和智能手机行业的领先企业纷纷积极参与，在802.15.4z标准中定义安全机制。UWB为何能够以如此高的精度处理这么重要的用例？让我们来探索一下该技术的背景和环境。什么使UWB成为与众不同的无线技术与大多数无线技术不同，超宽带（UWB）通过脉冲无线电工作。它在宽频带上使用一系列脉冲，因此有时也被称为IR-UWB或脉冲无线电UWB。相比之下：卫星、Wi-Fi和蓝牙在窄频带上使用调制正弦波来传输信息。UWB脉冲具有多个重要特点。首先，它们陡而窄，看起来像尖峰一样，即使是在嘈杂的通道环境中，也很容易识别。此外，与WiFi或BLE等其他技术相比，对于ToF测距，UWB脉冲更适合密集多径环境。由于主信号路径旁的对象会引起反射或中断，通过多个路径到达接收器的无线电信号在IR-UWB系统里很容易与主信号区分开来。但这件事在窄带系统里却非常耗时和困难。UWB在无线电频谱的其他部分工作，远离聚集在2.4GHz周围的繁忙ISM频段。用于定位和测距的UWB脉冲在6.5和8GHz之间的频率范围内工作，不会干扰频谱其他频段发生的无线传输。这意味着UWB能够与现在最流行的无线形式共存，包括卫星导航、Wi-Fi和蓝牙。在典型功率级工作时，距离最长可达10米左右。但如果使用较高功率脉冲，UWB的距离甚至可达200米。UWB通信还可以传输数据，其中UWB数据包的有效载荷部分以大约7Mbps的速率发送数据，并且可以继续加速，最高可达32Mbps。现在，UWB使用调制脉冲序列，持续时间为2ns，非常短。脉冲间距可以相同，也可以不同。脉冲重复频率（PRF）从每秒数十万脉冲到每秒数十亿脉冲不等。通常支持的PRF是62.4MHz和/或124.8MHz，分别称为PRF64和PRF128。UWB的调制技术包括脉冲位置调制和二进制相移键控。定义脉冲重复频率·脉冲发射器在开与关之间切换，以特定速率（PRT或PRF）提供峰值功率（Ppeak）·最大距离与发射器输出功率直接相关。系统发射的能量越多，目标检测距离将越大。飞行时间（ToF）计算在科学和军事应用中，确定两点（或两个设备）间水平距离的过程被称为测距。飞行时间（ToF）是测距的一种形式，使用信号行程时间来计算距离。图2提供了ToF计算在配备UWB的两台设备中如何工作的基本描述。图2：UWB的飞行时间计算，其中设备1是控制器，设备2是受控器（来源：恩智浦）为了计算飞行时间（ToF），我们测量信号从到达点传输到B点所花费的时间。我们选取消息往返时间的往返读数，这包括设备2中的处理时间。然后减去处理时间，再除以2，便可得出ToF。为了确定在传输过程中覆盖了多少地面，将ToF乘以光速即可。由于UWB的高带宽（500MHz），脉冲宽度为纳秒级，这提高了精度。与使用窄带收发器的WiFi和BLE不同，ToF和测距的精度限于约+/-1m至+/-5m，而UWB可精确到+/-10cm以内。由于UWB信号明显不同且易于读取，即便在多通道环境中也是如此，因此当脉冲离开和到达时，信号更容易识别，且高度确定。UWB能够以超高的传输速率准确跟踪脉冲——在短突发时间内发送大量脉冲——因此即使距离非常短，也可以进行细粒度ToF计算。调制正弦波在使用Wi-Fi或蓝牙确定位置时会出现，其多通道分量只能以复杂的方式分离。这也就是Wi-Fi和蓝牙为何努力提供精度低于1米的准确测量值的部分原因。图3对UWBToF计算与Wi-Fi和蓝牙的ToF计算进行比较。图3：通过Wi-Fi和BLE与通过UWB进行的ToF测距（来源：恩智浦）可选到达角（AoA）计算请务必注意，ToF计算确定的是径向距离，而不是方向。也就是说，ToF计算告诉设备1其与设备2之间的距离，但不告诉设备2的方向——前、后、左、右、东、南、西还是北。所以ToF图是一个圆圈：如果ToF计算表明设备2与设备1之间的距离为15cm，则以设备1为圆心，用卷尺在每个方向测量15cm，以此方式形成一个圆圈，设备2可以在该圆圈中的任意位置。若要通过第二次测量的方式，使用两个距离圆圈的交集来确定位置，则需要额外的设备。因此，要完善UWB技术的讨论，我们应该考虑另一个方面，也就是当前非汽车应用的一个重要因素：到达角（AoA）。到达角可帮助确定设备2在该圆圈中的哪个位置。为了计算AoA，设备1需要配备一组小心放置的专用天线，这组天线仅用于AoA测量。并非所有UWB解决方案都包含额外天线，但包含额外天线的UWB能够精确到几厘米以内（图4）。图4：ToF测距与AoA生成高准确度（来源：恩智浦）AoA计算是单独进行的，与ToF计算不同，但二者具有相似性：它们都以脉冲定时开始。在AoA阵列中的每个天线，接收到的每个信号的到达时间与相位存在微小但可辨别的差异。记录每个信号的到达时间与相位，然后用于类似三角测量的几何计算中，从而确定信号来自哪里。图5中左图以设备1上的两个AoA天线Rx1和Rx2为例。与Rx2相比，从设备2发出的信号需要更长时间才能到达Rx1，这表示Rx1、Rx2和信号原点组成的三角形向右倾斜，指示信号来自设备1的东北方向。与Rx2相比，从设备2传输到设备1的信号需要更长时间才能到达Rx1。图5中右图显示的AoA计算使用到达时间和天线间距来确定每个传入信号的角度，并绘制由Rx1、Rx2和设备2组成的三角形。在本例中，该三角形中Rx1的边较长，并指向右边，这表示设备2在设备1的右边。图5（左）：设备1上两个AoA天线Rx1和Rx2的示例（来源：恩智浦）图5（右）：AoA计算使用到达时间和天线间距来确定每个传入信号的角度（来源：恩智浦）UWB如何管理安全性UWB中增添的其中一个重要特性是物理层（PHY）中用于收发数据包的额外部分，这作为即将推出的802.15.4z规范的一部分进行定义。该新特性以恩智浦开发和推荐的一项技术为基础，称为扰频时间戳序列（STS）。新特性增添了加密、随机数生成和其他技术，使得外部攻击者更难访问或操控UWB通信。保护ToF计算飞行时间计算很容易受到距离操控的影响。如果您可以干扰时间戳或计算的其他方面，就可以使您看起来比实际更近。在特定应用中，如安全访问，这会欺骗系统认为授权用户在旁边（但实际上并没有）并触发开锁（其实不应开锁），这是个严重的问题。针对测距的原始UWB标准802.15.4a已发布十多年，对安全性的重视已经跟不上现在的发展。在测试4a标准时，研究人员发现，外部攻击者能够以超过99%的概率将测量的距离减少多达140米。对这一特定漏洞的担忧促使人们开始修订4z标准。具体想法是，通过为PHY数据包添加加密密钥和数字随机性，阻止ToF相关数据可访问或可预测。这有助于抵御使用原始UWBPHY的确定性和可预测性质来操控距离读数的各种外部攻击，包括Cicada工具、Preamble注入和早检测/晚连接（EDLC）攻击。更新后的方法能够提供尽可能最好的保护，避免遭到以操控距离测量值为目标的暴力攻击。转载自电子技术应用。

智能车又称为无人驾驶汽车，属于轮式移动机器人的一种，是一个集环境感知、路径规划、自动驾驶等多功能于一体的综合系统。智能汽车技术将许多领域联系在一起，如计算机科学、人工智能、图像处理、模式识别和控制理论等。智能汽车与一般所说的自动驾驶有所不同，它更多指的是利用GPS和智能公路技术实现的汽车自动驾驶。这种汽车不需要人去驾驶，因为它装有相当于人的“眼睛”、“大脑”和“脚”的电视摄像机、电子计算机和自动操纵系统之类的装置，这些置都装有非常复杂的电脑程序，所以这种汽车能和人一样会“思考”、“判断”、“行走”，可以自动启动、加速、刹车，可以自动绕过地面障碍物在复杂多变的情况下，能随机应变，自动选择方案，指挥汽车正常、顺利地行驶。电路系统是智能汽车硬件系统的，对于本硬件电路系统而言，稳定性是需要优先保证的性能指标，毕竟跑完全程才是取得成绩的前提。在此基础上，还应当综合考虑智能汽车的动力性、重心及电路板的紧凑性等其他指标。电机驱动模块电机驱动模块为智能汽车的行驶提供动力，它的性能直接影响到后轮电机的控制性能，包括加速、减速与制动等性能。本文采用MOSFET驱动芯片加全桥驱动方案，只需合理的选择MOSFET驱动芯片和功率MOSFET以保证性能即可。电路图如图6所示。舵机驱动模块舵机负责智能汽车的转向，舵机模块能否稳定工作直接影响到智能汽车在赛道上高速行驶时的稳定性以及转向时的灵敏度和度。舵机工作原理为：舵盘角位由单片机发出的PWM控制信号的脉宽决定，舵机内部电路通过反馈控制调节舵盘角位。由于自身即为角度闭环控制，而且性能较好，故系统中就不必考虑外加舵机闭环。舵机驱动模块电路如图7所示。舵机驱动模块同样属于功率部分，用6N137光耦进行信号隔离。智能车辆是一个涉及多领域的复杂的综合系统，要达到实用的目的，还要进一步深入下研究去，还有许多工作要做。在硬件上还需要解决因摄像头自身的差异或其因外部因素丢失数据导致影响智能车正常运行的问题，增强抗干扰能力；在软件上，还需要进一步优化算法，控制系统是智能汽车的内容，针对智能汽车的功能需求，对智能汽车控制系统关键模块进行了研究，设计的各模块被应用于“飞思卡尔”智能汽车中，文中各图对智能汽车的研究具有启发作用。来源：维库电子市场网

为汽车电子系统供电时，不但需要满足高可靠性要求，还需要应对相对不太稳定的电池电压，具有一定挑战性。与车辆电池连接的电子和机械系统具有差异性，可能导致标称12V电源出现大幅电压偏移。事实上，在一定时间段内，12V电源的变化范围为–14V至+35V，且可能出现+150V至–220V的电压峰值。其中有些浪涌和瞬变在日常使用中出现，其他则是因为故障或人为错误导致。无论起因为何，它们对汽车电子系统造成的损害难以诊断，修复成本也很高昂。通过总结上个世纪的经验，汽车制造商对会干扰运行、造成损坏的电子状况和瞬变进行了分类。国际标准化组织(ISO)对这些行业知识进行编译，制定出适用于道路车辆的ISO16750-2和ISO7367-2规范。汽车电子控制单元(ECU)使用的电源至少应该能够承受这些状况，且不造成损坏。至于关键系统，则必须保持其功能性和容差。这需要电源能够通过瞬变调节输出电压，以保持ECU运行。理想情况下，完整的电源解决方案无需使用保险丝，可以最大限度降低功耗，且采用低静态电流，在不耗尽电池电量的情况下，支持系统始终保持开启。ISO16750-2汽车电子系统面临的状况ADI公司发布了多份刊物，详细介绍ISO7367-2和ISO16750-2规范，以及如何使用LTspice®模拟这些规范。1,2,3,4在最近的迭代中，ISO7367-2电磁兼容规范主要介绍来自相对较高的阻抗源（2Ω至50Ω）的大幅度(>100V)、短时持续（150ns至2ms）瞬变。这些电压峰值通常可以使用无源组件消除。图1显示定义的ISO7367-2脉冲1，以及增加的330μF旁路电容。电容将尖峰幅度从–150V降低至–16V，完全在反向电池保护电路支持的范围内。ISO7367-2脉冲2a、3a和3b的能耗远低于脉冲1，所需的抑制电容也更少。图1.ISO7367-2：带和不带330μF旁路电容的脉冲1。ISO16750-2主要介绍来自低阻抗源的长脉冲。这些瞬变无法轻松过滤，通常需要使用基于稳压器的主动式解决方案。一些更具挑战性的测试包括：负载突降（测试4.6.4）、电池反接（测试4.7）、叠加交变电压测试（测试4.4），以及发动机启动工况（测试4.6.3）。图2显示了这些测试脉冲的视图。ISO16750-2中所示条件的差异性，加上ECU对电压和电流的要求，通常需要合并使用这些方案，以满足所有要求。负载突降负载突降（ISO16750-2：测试4.6.4）属于严重的瞬态过压，模拟电池断开，但交流发电机提供大量电流的情况。负载突降期间的峰值电压被分为受抑制电压或未受抑制电压，由3相交流发电机的输出是否使用雪崩二极管来决定。受抑制的负载突降脉冲限制在35V，不受抑制的脉冲峰值范围则为79V至101V。无论是哪种情况，因为交流发电器定子绕组中存储了大量电磁能量，所以可能需要400ms进行恢复。虽然大部分汽车制造商使用雪崩二极管，但随着人们对可靠性的要求不断增高，使得一些制造商要求ECU的峰值负载突降电压必须接近未受抑制情况下的电压。解决负载突降问题的解决方案之一就是添加瞬变电压抑制器(TVS)二极管，从局部箝位ECU电源。更紧凑、容差更严格的方法则是使用主动浪涌抑制器，例如LTC4364，该抑制器以线性方式控制串接的N通道MOSFET，将最大输出电压箝位至用户配置的水平（例如，27V）。浪涌抑制器可以帮助断开输出，支持可配置限流值和欠压锁定，且可使用背靠背NFET提供通常需要的反向电池保护。对于线性稳压功率器件，例如浪涌抑制器，存在的隐患在于，在负载突降期间限制输出电压，或者在短路输出期间限制电流时，N通道MOSFET可能功耗较大。功率MOSFET的安全工作区域(SOA)限制最终会限制浪涌抑制器能够提供的最大电流。它还给出了在N通道MOSFET必须关闭，以避免造成损坏之前，必须保持稳压的时长限制（通常使用可配置定时器引脚设置）。这些SOA导致的限制随着工作电压升高变得更加严重，增加了浪涌抑制器在24V和48V系统中使用的难度。更具扩展性的方法使用降压稳压器，该稳压器可在42V输入下运行，例如LT8640S。开关稳压器与线性稳压器不同，并无MOSFETSOA限制，但显然它更加复杂。降压稳压器的效率支持实施大电流操作，其顶部开关则允许输出断开，并支持电流限制。至于降压稳压器静态电流问题，已由最新一代器件解决，这些器件仅消耗几微安电流，在无负载条件下也保持稳压。通过使用SilentSwitcher®技术和展频技术，开关噪声问题也得到大幅改善。此外，有些降压稳压器能按100%占空比运行，保证顶部开关持续开启，通过电感将输入电压传输到输出。在过压或过流条件下，会触发开关操作，以分别限制输出电压或电流。这些降压稳压器（例如LTC7862）作为开关浪涌抑制器使用，实现低噪声、低损耗操作，同时保持开关模式电源的可靠性。图2.一些更严格的ISO16750-2测试的概述。反向电压当电池终端或跳线因为操作员故障反向连接时，会发生反向电压条件（也称为反向电池条件）。相关的ISO16750-2脉冲（测试4.7）反复对DUT施加–14V电压，每次60秒。关于此测试，有些制造商增加了自己的动态版本，在突然施加反向偏置(–4V)之前，先起始地为此器件供电（例如，VIN=10.8V）。快速研究数据手册后发现，很少有IC设计可以接受反向偏置，其中IC的绝对最小引脚电压一般限制在–0.3V。低于地的电压如果超过一个二极管的电压，会导致额外电流流过内部结，例如ESD保护器件和功率MOSFET的体二极管。在反向电池条件下，极化旁路电容（例如铝电解电容）也可能受到损坏。肖特基二极管可以防止反向电流，但在正常运行期间，正向电流更高时，这种方法会导致更大功耗。图3所示为基于串接P通道MOSFET的简单保护方案，这种方案可以降低功耗损失，但在低输入电压下（例如，发动机启动），因为器件阈值电压的原因，这种方案可能无法顺畅运行。更加有效的方法是使用理想的二极管控制器（例如LTC4376），以驱动串行N通道MOSFET，该MOSFET在负电压时切断输入电压。正常运行期间，理想二极管控制器调节N通道MOSFET的源漏电压降低到30mV或更低，将正向压降和功耗降低超过一个数量级（相比肖特基二极管）。图3.解决困难的ISO16750-2测试的不同方法。叠加交变电压叠加交变电压测试（ISO16750-2：测试4.4）模拟汽车的交流发电器的交流输出的影响。正如名字所示，正弦信号在电池轨道上叠加，峰峰值幅度为1V、2V或4V，具体由严重程度分类决定。对于所有严重性等级，最大输入电压为16V。正弦频率以对数方式排列，范围为50Hz至25kHz，然后在120秒内回到50Hz，总共重复5次。本测试会导致在任何的互连滤波器网络内产生大幅度谐振低于25kHz的电流和电压摆幅，。它也会使开关稳压器出现问题，其环路带宽限制使其难以通过高频率输入信号进行调节。解决方案就像是中间整流元件，例如功率肖特基二极管，但对于反向电压保护，这并不是一种解决问题的好方法。在这种情况下，理想的二极管控制器无法像在反向电压保护应用中一样发挥作用，因为它无法足够快速地开关N通道MOSFET，以和输入保持同步。栅极上拉强度是其中一个限制因素，一般因为内部电荷泵限制在20μA左右。当理想的二极管控制器能够快速关闭MOSFET时，开启速度会非常慢，不适合对极低频率以外的情况实施整流。更合适的方法是使用LT8672主动整流器控制器，该控制器可以快速开关N通道MOSFET，以按高达100kHz的频率整流输入电压。主动整流器控制器是带有两个重要附加器件的理想二极管控制器：一个由输入电压增压的大型电荷存储器，一个快速开关N通道MOSFET的强劲栅极驱动器。与使用肖特基二极管相比，这种方法可以降低功率损失达90%以上。LT8672也和理想的二极管控制器一样，保护下游电路不受电池反接影响。启动工况发动机启动工况（ISO16750-2：测试4.6.3）属于极端欠压瞬变，有时候指代冷启动脉冲，这是因为在更低温度下，会发生最糟糕的电池压降。特别是，当启动器启动时，12V电池电压可能立刻降低到8V、6V、4.5V或3V，具体由严重程度分类决定（分别为I、IV、II和III级）。在有些系统中，低压差(LDO)线性稳压器或开关降压稳压器足以支持电源电轨应对这些瞬变，只要ECU电压低于最低的输入电压。例如，如果最高的ECU输出电压为5V，且其必须达到严重程度等级IV（最低输入电压6V），那么使用压差低于1V的稳压器即可。发动机启动工况电压最低的分区只能持续15ms至20ms，所以大型旁路电容之后的整流器件（肖特基二极管、理想的二极管控制器、主动整流器控制器）可能能够经受这部分脉冲，如果电压净空短暂地下降至低于稳压器压降差。但是，如果ECU必须支持高于最低输入电压的电压，则需要使用升压稳压器。升压稳压器可以在高电流电平上，有效保持来自低于3V的输入的12V输出电压。但是，升压稳压器还存在一个问题：从输入到输出的二极管路径无法断开，所以自然地电流在启动时或者短路时不受限。为了防止电流失控，专用的升压稳压器（例如LTC3897控制器）集成浪涌抑制器前端来支持输出断开和限流，以及在使用背靠背N通道MOSFET时提供反向电压保护。这个解决方案可以利用单个集成电路解决负载突降、发动机启动和电池反接，但是可用电流受浪涌抑制器MOSFET的SOA限制。4开关降压-升压稳压器通过共用的电感来联合同步降压稳压器和同步升压稳压器，以消除此限制。这种方法可以满足负载突降和发动机启动工况测试的要求，且电流电平或脉冲持续时间不会受到MOSFETSOA限制，同时还保有断开输出和限流的能力。降压-升压稳压器的开关操作由输入和输出电压之间的关系决定。如果输入远高于输出，升压顶部开关持续开启，降压功率级则降低输入。同样，如果输入远低于输出，降压顶部开关持续开启，升压功率级则增高输出。如果输入和输出大致相等（在10%至25%之间），那么降压和升压功率级会以交错方式同时开启。如此，可以通过仅对高于、约等于或低于输出的输入电压实施稳压所需的MOSFET限制开关，分别最大化各个开关区域（降压、降压-升压、升压）的效率。ISO16750-2解决方案汇总图3汇总介绍了应对负载突降、反向输入电压、叠加交变电压和发动机启动工况测试的各种解决方案，以及各种方案的优缺点。可以得出几个关键结论：►漏极面向输入的串接N通道MOSFET极其有用，因为它可用于限流和断开输出，无论是它被用作开关（例如，在降压功率级中）或线性控制器件（例如，在浪涌抑制器中）。►涉及反向输入保护和叠加交变电压时，使用N通道MOSFET作为整流组件（面向输入的源极）可以大幅降低功率损失和压降（与使用肖特基二极管相比）。►相比线性稳压器，使用开关模式电源更合适，因为它可以消除功率器件的SOA导致的可靠性问题和输出电流限制。它可以无限调节输入电压极限值，而线性稳压器和无源解决方案本身存在时间限制，这种限制会令设计更加复杂。►升压稳压器可能需要使用，也可能不需要使用，具体由启动工况的分类和ECU（必须提供的最高电压是多少）的详情决定。如果需要升压稳压，那么4开关降压-升压稳压器会将上述需要的特质融合到单个器件中。它可以在高电流电平下，有效调节严重欠压和过压瞬变，以延长持续时间。从应用的角度来看，这使其成为最可靠和简单的方法，但其设计复杂性也会增加。然而，典型的4开关降压-升压稳压器存在一些缺点。其一，不能自然提供反向电池保护，必须使用额外电路来解决这个问题。4开关降压-升压稳压器存在的主要问题在于：它的很大部分运行寿命都消耗在效率更低、噪声更高的降压-升压开关区域。当输入电压非常接近输出电压(VIN~VOUT)时，所有4个N通道MOSFET都会主动开启，以保持稳压。随着开关损耗增大，以及使用最大的栅极驱动电流，效率降低。当降压和升压功率级热回路都启用，稳压器输入和输出电流出现断续，这个区域内的辐射和导电EMI性能会受到影响。4开关降压-升压稳压器可以调节偶然出现的大幅度欠压和瞬态过压，但需要使用高静态电流、降低效率，并且在更常见、常规的转换区域产生更高噪声。带通工作模式提供高效率和EMI性能降压-升压区域LT8210是4开关降压-升压DC/DC控制器，可以按照惯例使用固定输出电压运行，且支持新Pass-Thru™工作模式（图4），可以通过可配置的输入电压窗口消除开关损失和EMI。该控制器在2.8V至100V范围内运行，可以调节发动机启动期间最严重的电池压降，也可以调节未受抑制的负载突降的峰值幅度。它本身提供–40V反向电池保护，通过增加单个N通道MOSFET实现（图5中的DG）。图4.支持带通模式的降压-升压控制器解决了汽车标准测试带来的许多问题。在带通模式下，当输入电压在窗口之外时，输出电压被调节至电压窗口的边缘。窗口顶部和底部通过FB2和FB1电阻分压器配置。当输入电压在此窗口之内时，顶部开关（A和D）持续开启，直接将输入电压传输至输出。在不开关状态下，LT8210的总静态电流降低至数十微安。不开关意味着没有EMI和开关损失，所以效率高达99.9%以上。对于两方面都想实现最佳效果的人来说，可以使用LT8210，它可以通过切换MODE1和MODE2引脚，在不同的工作模式之间切换。换句话说，LT8210在某些情况下可以作为具有固定输出电压（CCM、DCM，或BurstMode™）的传统的降压-升压稳压器运行，然后，在应用条件变化时，转而采用带通模式。对于常开系统和启停应用而言，这个特性非常有用。图5.这个3V至100V输入降压-升压控制器以8V至17V带通输出运行。带通性能图5所示的带通解决方案将窗口中8V和17V的输入传输至输出。当输入电压高于带通窗口时，LT8210将该电压降低至经过调节的17V输出。如果输入降低至低于8V，LT8210将输出电压升高至8V。如果电流超过电感限流或设置的平均限流（通过IMON引脚），作为保护特性在带通窗口中触发开关操作以控制电流，。图6、图7和图8分别显示LT8210电路对负载突降、反向电压和启动工况测试做出的反应。图9和图10显示在带通窗口下，实现的效率改善和可以实现的低电流操作（低电流时的效率令人惊讶）。图11显示带通模式和CCM操作之间的动态转换。关于此电路的LTspice模拟，以及最严格的ISO16750-2测试脉冲的加速版本，请参考：analog.com/media/en/simulation-models/LTspice-demo-circuits/LT8210_AutomotivePassThru.asc。图6.对未受抑制的负载突降的带通响应。图7.LT8210对电池反接的响应。图8.对发动机冷启动的带通响应。图9.CCM和带通操作的效率。图10.在带通模式(VIN=12V)下，无负载输入电流。图11.带通和CCM操作之间的动态转换。结论为汽车电子系统设计电源时，LT82104开关降压-升压DC/DC控制器通过其2.8V至100V输入工作范围、内置的反向电池保护和其新带通工作模式，提供出色的解决方案。带通模式可以改善降压-升压操作，实现零开关噪声、零开关损失，以及超低的静态电流，同时将输出调节至用户配置的窗口水平，而不是固定电压。输出电压的最小和最大值与例如负载突降和冷启动期间的大幅度瞬变相绑定，没有MOSFETSOA或者由线性状况导致的电流或时间限制。新型LT8210控制方案支持在不同的开关区域（升压、降压-升压、降压和不开关）之间实现干净快速的瞬变，因此能够调节输入中的大信号和高频率交流电压。LT8210可以在带通操作模式和传统的固定输出电压、降压-升压操作模式（CCM、DCM或Burst模式）之间切换并保持运行，固定输出可以设置为带通窗口中的任何电压（例如，在8V至16V窗口中，VOUT=12V）。这种灵活性使得用户能够在带通和常规的降压-升压操作之间切换，利用带通模式的低噪声、低IQ和高效率操作，在CCM、DCM或Burst模式下实现更精确的稳压和更出色的瞬态响应。转载自电子技术应用。

景点语音导览主要有以下几种方式：一种是通过定位系统(GPS)的用户终端接收工作卫星的导航信息，从而解算出车辆的经纬度信息，进而计算出实时坐标，将其与景点坐标相比较，当车辆驶入景点一定距离范围内时，不用人工干预，系统自动播报景点语音信息;另一种是对车轮轴的转角脉冲进行计数，将计数值和预置值对比，即可确定播放时刻，达到准确播放景点语音信息的目的;第三种方案是利用无线射频识别技术，在每一个景点范围内设置一个具有ID的射频发射器，采用间歇工作方式发射信号，当旅游列车即将到达景点时，车载系统接收到射频发射器信号并解码出景点的ID号，由系统控制自动播放对应编号的景点语音信息。由于景点自然环境的复杂性，种方式难以满足系统要求;第二种方式简单可靠，但旅游轨道车辆运行方向存在不确定性，其相对位置往返变化，系统的自动化程度较低且复杂度较高。本文采用第三种方案实现景点语音自动导览系统。本文首先介绍了系统总体结构，然后，给出了系统各主要功能模块的具体设计，并重点研究了基于ARM3核的STM32F103RBT6芯片与语音芯片ISD4004之间的SPI通信控制和实现技术，给出了系统设计实现结果。，给出了有一定工程应用参考价值的结论。1系统总体设计本系统结构原理设计如图1所示。本设计利用旅游列车轨道固定的特点，在轨道沿线景点预先安装固定ID的RFID,综合考虑到作用距离、数据通信方式、可靠性、使用寿命和维护成本，选用产品433MHz有源标签GAOC124061。其存储ID字长32b。由于在野外自然环境中，出现碰撞的可能性极低，所以，RFID阅读器只需要正确可靠地获得RFID的ID值，与固定景点所对应，用以触发中断，开始播放该景点的语音信息。图1中，MCU采用STM32F103RBT6芯片,该芯片是基于ARMCortex-M3内核高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用MCU。本设计选择这款的原因是看重其性价比：128KBFLASH、20KBSRAM、2个SPI、3个串口、1个USB、1个CAN、2个12位的ADC、RTC、51个可用I/O脚等一系列性能特征，能完全满足本系统性能要求。总结下来，STM32具有价格低、功能强、使用简单、开发方便等几个很有利的优势。ISD4004为语音录放存储芯片,根据外部控制和外围电路辅助，可随机对其进行语音录入和语音播放。系统MCU通过RFID阅读器获得旅游列车沿途RFID的固定ID,根据ID号所对应的预设语音数据存储位置的起始地址信息，通过对ISD4004内置的SPI端口进行控制，实现景点语音选段自动播放。2主要模块电路设计2.1ISD4004控制电路设计ISD4004系列语音芯片工作电压为+3V,单片录放时间8~16min,音质好。芯片采用CMOS技术，内含时钟、抗混叠滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平非易失性存储器阵列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制，操作命令可通过串行通信接口(SPI)送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存储在片内非易失性存储器中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和金属声。芯片ISD4004内部结构和主要引脚功能如图2所示。ISD4004内部器件控制单元设置非常便于其与STM32序列芯片的SPI进行通信设置。增设STM32多个I/O口来作为对应语音芯片的片选端，即可实现多片ISD4004扩展。STM32与多片ISD4004的接口电路如图3所示。STM32和ISD4004通过SPI模块进行通信，两者MOSI、MISO脚对应相互连接，实现STM32和ISD4004之间数据串行传输(MSB位在前)。通信总是由主设备STM32发起。STM32通过MOSI脚把数据发送给ISD4004,ISD4004通过MISO引脚回传数据给STM32。全双工通信的数据输出和数据输入是用同一个时钟信号同步的;时钟信号由主设备STM32通过SCK脚提供。扩展为多片语音芯片后，语音信息的存储空间大大增加，便于扩充景点的语音信息量。2.2语音录放控制电路设计语音录放控制电路如图4所示。通过MCU的I/O控制端来控制串联调整管Q3或开关管Q1,实现系统放音或者录音。I/O端输出高电平时实现录音，输出低电平时实现放音。2.3RFID读卡器接口电路RFID读卡器模块使用了Philips的高集成ISO14443A读卡芯片MFRC500。RFID读卡器是一个相对独立的功能模块，其输出可通过中断状态信息和串口与外部连接。因此，系统利用STM32F103RBT6的SPI2接口实现与RFID读卡器接口之间的数据通信，从而自动获得景点位置信息，以控制选择对应景点导览语音的播放。读卡器中断状态直接与STM32F103的PD口I/O引脚连接;SPI2接口电路形式同图3类似。3主要功能软件设计3.1软件初始化3.1.1外设时钟的使能本设计中涉及的外设时钟可以通过APB2外设时钟使能寄存器来使能。当外设时钟没有启用时，软件无法读出外设寄存器的值，返回的数值始终为0.设计中用到的PA口、PB口、PD口的时钟分别通过APB2ENR寄存器的第2、3、5位来设置，SPI1的时钟通过APB2ENR的第12位来设置。3.1.2I/O口的初始化本设计涉及的I/O口包括：用于控制片选扩展的PA.3、PB.0口，需设置成开端输出模式;用于实现按键控制的PA.15(录音键)、PA.0(强制停止键)等需设置为上拉输入模式;用于实现SPI通信的PA.5、PA.6、PA.7口，它们分别对应SPI1的SCK、MISO、MOSI口，应由软件设置这三个口为复用I/O口即第二功能;用于检测放音结束时语音芯片INT端低电平输出的PA.8和PD.2设置为上拉输入模式。3.1.3外部中断的初始化外部中断初始化中主要完成的工作是设置I/O口与中断线的对应关系、开启与该I/O口对应的线上中断/事件以及设置中断的触发条件、配置中断分组并使能中断。本设计中，将强制停止键连接到的PA.0口对应的中断触发条件设置为上升沿触发，对应的中断优先级;其余按键连接的I/O口对应的中断触发条件都设置为下降沿触发。把所有的中断都分配到第二组，把所有按键的次优先级设置成一样，而抢占优先级不同。其中，几个放音键连接的I/O口对应的中断共用一个中断服务程序，也就是多个中断线上的中断共用一个中断服务函数，在该中断服务程序里先对进入中断的信号进行区分(通过中断输入I/O口上的电平判断)，再分别处理。3.1.4SPI模块的初始化本设计中，通过对CR1寄存器的设置，将SPI1模块设置成全双工模式、软件NSS管理、主机模式、8bMSB数据格式，并且把SPI1的波特率设置成了(281.25kHz,为系统时钟的256分频)，其中重要的是SPI模块输出串行同步时钟极性和相位的配置，SPI主模块和与之通信的外设备时钟相位和极性应该一致。，发送0xff启动传输。根据ISD4004不同相位下的SPI总线传输时序和SPI操作时序关系,要想实现STM32和ISD4004之间的SPI通信，须将其控制位CPHA和CPOL都设置为1。3.2SPI控制功能软件实现3.2.1SPI1读写字节函数在读数据时，接收到的数据被存放在一个内部的接收缓冲器中;在写数据时，在被发送之前，数据将首先被存放在一个内部的发送缓冲器中。对SPI_DR寄存器的读操作，将返回接收缓冲器的内容;写入SPI_DR寄存器的数据将被写入发送缓冲器中。SPI_SR是16位状态寄存器，它的位为RXNE,该位为0则接收缓冲为空，为1则接收缓冲非空;SPI_SR的次低位为TXE,该位为0说明发送缓冲非空，为1则发送缓冲为空。不断地查询发送/接收缓冲区是否为空，进而实现数据的有序发送和接收。3.2.2发送指令函数首先，语音芯片ISD4004有如下操作规则:(1)串行外设接口，SPI协议设定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK下降沿动作，在时钟上升沿锁存MOSI引脚数据，在下降沿将数据送至MISO引脚。(2)上电顺序，器件延时TPUD(8kHz采样时，约为25ms)后才能开始操作。因此，用户发完上电指令后，必须等待TPUD,才能发出下一条操作指令。例如，从00处放音，应遵循如下时序：①发POWERUP命令;②等待TPUD(上电延时);③发地址值为00的SETPLAY命令;④发PLAY命令。器件会从00地址开始放音，当出现EOM时，立即中断，停止放音。如果从00处录音，则按以下时序：①发POWERUP指令;②等待TPUD(上电延时);③发POWERUP命令;

未来的氛围灯发展将变得越来越智能化和人性化，高品质的汽车氛围灯已经成为了汽车内饰领域中不可忽视的设计元素。本文介绍了Lumissi给我们带来的一系列RGB氛围灯驱动芯片解决方案。事物的发展规律都是从简单到复杂，单一到多样化，氛围灯也是这样。从普遍应用的单色不可控氛围灯，进而发展成现在的多色可控氛围灯；从简单的不可控静态光线到色彩静止/呼吸、音乐/速度律动等可通过控制面板进行调光、变色、动静切换、律动节奏频率变换等功能选择。目前市面上大部分LINRGB驱动芯片只能驱动单颗RGBLED。如果某些位置氛围灯需要驱动多颗RGB灯，则需要使用多颗LINRGBLED驱动芯片，整个系统成本将会大大增加。针对此类应用，LumissilMicrosystems(ISSI模拟混合信号子品牌)近期发布了多款符合严苛AEC-Q100汽车等级标准的车内氛围灯效驱动芯片。lIS32FL3265A/B：输出可耐40V高压18路恒流驱动芯片lIS32FL3237/3240/3238/3236A/3209：5V电压下的36/30/18路恒流驱动芯片这一系列芯片可实现对每路LED亮度和颜色进行完美精细控制，特别适用于某局部区域多颗氛围灯的应用，例如驱动仪表盘指示灯，汽车空调面板氛围灯和各种驾驶舱和车门氛围灯，贯穿式流水迎宾灯/尾灯等各种应用。如下图Lumissil驱动多路RGB氛围灯系统所示，系统采用汽车级高压3ABuck恒压驱动芯片IS32PM3420提供5V电源电压，采用汽车级MCUIS32CS89xx控制各种灯效LED驱动芯片来驱动多颗RGBLED(多达12或6颗RGB)，从而使整体系统成本将大大降低，而且也只占用一个LIN地址。IS32FL3265A/B18路高压恒流LED驱动芯片l输出耐压可达40V，单路最大输出电流可达60mAl通讯接口：I2C(A)或SPI(B),l支持每路8bitPWM（200Hz或25kHz）调光，全局5bit电流和单路8bit直流电流白平衡调节功能，l芯片集成了先进的输出相位控制(OutputPhasedelay)和时钟扩频(SpreadSpectrum)功能，大大减少了电源纹波/电容高频音噪音以及降低EMI干扰。l芯片支持在线实时LED开路故障检测报错功能，过温降电流以及过热关断保护等保护功能。IS32FL3237/3240/38----36/30/18路5V恒流LED灯效驱动驱动芯片l每路输出最大电流可达38mA/76mAl通讯接口：I2Cl支持每路多达16bitPWM调光和8bit全局电流和8bit单路直流电流白平衡调节功能，可非常完美精准地混合出任意RGB颜色以及进行细腻白平衡调节。lPWM输出的频率可调，最高可达62KHz,可以消除掉电容高频声。nl芯片集成了先进的输出相位控制(OutputPhasedelay)和时钟扩频(SpreadSpectrum)功能，大大减少了电源纹波/电容高频音噪音以及降低EMI干扰。l芯片支持在线实时LED开路故障检测报错功能，过温降电流以及过热关断保护等保护功能。以上多款多路LED驱动芯片均可工作于-40°Cto+125°C温度下，并已经通过严苛的汽车等级AEC-Q100标准测试，产品均已量产。汽车未来将会成为家以外的第二个亲密私人空间，汽车内饰照明已成为不可忽视的设计元素，氛围灯正处于市场导入及成长阶段，如何将氛围灯设计的更好，完美的实现人车互动，我们共同探讨，拭目以待！转载自电子技术应用。

在现代汽车嵌入式系统中，高度安全的数据存储是必不可少的，尤其是在面对日益高明的网络攻击时。本文将介绍设计师正确使用闪存的步骤。对电子嵌入式系统的安全和安全保障需求从未有今天这样强烈。随着汽车的自动化程度不断提高，我们需要提高其安全保障水平，防止它们被黑客攻破。对于采用大量机器人与物联网（IoT）设备，需要处理敏感数据的工厂来说，同样如此。对所有此类嵌入式系统来说，非易失性闪存存储器必不可少。闪存可用作代码存储、文件系统存储或直接运行代码的微控制器单元（MCU）存储器。如果要实现系统安全性，必须首先确保系统使用的闪存存储器是安全的。本文探讨闪存存储器的安全需求，帮助开发人员为汽车、工业和通信应用构建安全有保障的嵌入式系统。闪存存储器的使用方式如果我们仔细观察现代汽车的电子系统，我们会发现闪存在整车上都得到广泛使用。随着系统的复杂性增加，我们需要更大容量的代码存储和数据存储。车内的所有子系统，包括高级驾驶辅助系统（ADAS）、仪表系统（即将与信息娱乐合并）、传动和车身系统，都需要嵌入式系统才能实时运行。所有这些嵌入式系统都需要某种类型的闪存存储器，用作代码存储和数据存储。例如，图1所示的是一个使用多个NOR闪存器件的ADAS子系统。图1.该ADAS子系统使用多个NOR闪存在当今的ADAS应用中，复杂的算法和人工智能流程依赖在闪存存储器中存储的代码和数据来运行。存储必须提供故障安全和安全保障，因为系统故障或恶意攻击可能导致严重的人身伤害乃至身故。在工业和网络应用中，也存在对存储解决方案的类似安全与安全保障需求。在互联互通程度不断提高的大背景下，黑客能突破任何与互联网相连的薄弱实体，窃取敏感信息，或者将被攻破的设备当作跳板，在整个网络中的其他地方发起攻击。因此，构建有安全保障的系统，避免发生这种类型的攻击，变得至关重要。有安全保障的闪存存储多年来，闪存存储器厂商一直提供纯粹的数据存储。对于这些应用，耐久度和保持能力是衡量闪存存储器质量的两大指标。安全保障并非是对这类型闪存器件的要求，这就意味着存储在闪存上的数据要么完全不受保护，要么使用未经认证的命令进行保护。例如，一些闪存器件通过正常命令集提供基本的保护功能，例如针对编程或擦除操作对扇区提供非易失性或易失性保护、针对编程或读取操作的密码保护等。这些功能虽是好功能，但不足以抵御手段高明的攻击。如果黑客能够访问闪存器件的总线接口，他们就能轻易地提取或修改设备上的数据。为了保障安全，闪存器件必须保护存储的代码和数据免受多种手段的攻击。下面总结了闪存存储设备需要加以防范的几种攻击。中间人（MIM）攻击MIM攻击中的黑客常模仿通信信道的发送方，发送命令或消息给另一侧，以窃取或修改数据（图2）。因此，有必要认证主机和闪存设备间的每一条消息。认证可通过在主机和闪存上使用公共密钥，生成伴随实际消息的消息认证码（MAC）来实现。接收方可以在对消息采取行动之前先验证MAC。图2.中间人攻击常模仿通信的信道发送方发送命令或消息，最终目的是窃取或修改数据为了防止在密钥受损时系统被永久破坏，通常需要使用临时密钥。临时密钥会在一定时间或在一定次数后失效。这样做的目的是尽可能避免密钥被破坏性物理分析（DPA）或其它迭代攻击等方法进行解密。另一种中间人攻击则是在一定时间以后重放截获的合法消息。为了防范重放攻击，主机和闪存设备必须使用累加计数器（值随每个消息递增）生成MAC。由于当前的累加计数器值与上一消息的值不同。重放相同的消息就不能通过MAC验证，克隆一些黑客可以使用先进的技术读取闪存芯片中的全部内容，通过非法克隆牟利。为了防范此类攻击，每个闪存芯片都必须拥有任何人都不能读取的唯一设备秘密（UDS）。UDS值具有唯一性，是每个芯片内的真实随机值。一个芯片和另一个芯片中的UDS之间毫无关联。UDS可用于推导复合设备标识符（CDI），而这个标识符是生成可信计算工作组织（TCG）设备标识符组合引擎（DICE）规格定义的设备ID证书的基础。一般来说，设备也在CDI的基础上，为所有用主机导出的密钥生成别名私钥公钥对。这样就无需暴露设备ID的私钥。有了UDS和DICE流程后，由于UDS在物理上不可克隆，因此黑客就无法克隆设备。窃听被动侦听是另外一种已知的攻击方式。攻击者通过在总线上窃听，可从通过总线传输的数据中搜集敏感信息或机密情报。为保护重要数据，用户可选择在通过总线将数据发送到闪存设备，并存储数据前为数据加密。当主机从设备检索数据时，也应对数据进行加密处理，让潜在的黑客永远无机可乘。也许有人会说，加密方法不需要有安全保障的闪存存储解决方案，因为主机可以直接加密数据并将其存储到闪存中。只有主机才能解密数据。然而，这样做也有一定的缺点。其中之一是主机不能轻易地弃用加密密钥。例如，假设使用KeyA加密数据并将其存储在闪存中，后来用户发现KeyA已被攻破，就需要在系统上使用不同的密钥，即KeyB。这时，主机陷入两难境地：它不能直接弃用KeyA，因为它需要保留该密钥，才能解密从设备读取的数据。然而，如果KeyA被攻破，用户可能不想永久保留它。如果要使用新的数据加密密钥，用户不得不采取更复杂的措施。先擦除闪存上的原始加密数据，再用新加密的数据为闪存编程。这种操作在现场并非易事，且存在一定风险。另一方面，如果有安全保障的闪存能够提供加密和解密功能，它就能在其有安全保障的存储中安全地存放明文数据，并在将数据发回给主机之前进行加密处理。如果当前的加密密钥被攻破，主机可以简单地与设备交换新的密钥。存储中的数据保持完整且有安全保障，与存储加密数据相比，是一种简单得多的方法。保护措施下面介绍开发安全闪存存储的各个步骤：提供灵活的存储器架构在现代的多核嵌入式系统中，多个MCU或硬件安全模块（HSM）可能可以访问同一个闪存存储。闪存设备有必要提供一种灵活的存储器架构，可以对其进行分区和配置，以便通过不同的内核管理不同的区域。这些不同区域可提供不同水平的安全保障，或者在完全不需要时，取消安全保障。通过了解eMMC标准和UFS标准，我们显然可以看到支持多个安全区域的趋势。当前的eMMC标准规定了重放保护内存块（RPMB）。最新的UFS（v3.0）标准可为四个RPMB分区提供智能支持，它们由四个不同的密钥进行管理。这样的存储器架构灵活性在多核SoC环境中更加合适。提供快速的安全启动功能众多嵌入式系统都在闪存中存储启动代码。部分是因为需要快速启动，例如汽车子系统需要在加电重置（POR）的100ms内处理CAN消息。系统不仅需要安全启动（即验证启动代码），还需要快速启动。这就给嵌入式设计师提出更高的挑战。一般情况下，在运行存储并下载（SnD）模式时，主机从闪存读取引导加载程序并映射给RAM执行。然而，要想安全启动，就需要检查认证整个引导加载程序代码，以确保其可信性。这个过程需要在MCU上花费时间。有安全保障的闪存存储能够提供引导加载认证，大幅度缩短启动时间。安全的闪存设备能够使用内部安全散列函数检查引导加载程序，并为主机提供验证用散列值。如果散列值未发生改变，就说明引导加载程序未被篡改，可以安全地用于启动。提供安全的固件无线更新（FOTA）对于现代的嵌入式应用而言，现场升级是必备功能。通过远程升级系统的固件或软件，制造商能够快速解决问题、提供新增特性、提升用户体验。然而，远程升级也会对系统构成安全威胁。没人希望黑客利用现成的更新通道，让系统运行恶意固件或软件。除了依靠CPU提供的安全保障，闪存设备内部的安全引擎也能大幅提高FOTA流程的安全水平（图3）。采用这样的安全引擎后，提供启动代码存储的闪存设备不仅可以用闪存设备旁边的主机认证固件提供商，也可以在远程云上进行认证。通过这种方式，可以为闪存中的固件更新或软件更新建立端到端的通道安全。图3.闪存设备中的安全引擎有助于实现更安全的固件无线更新流程现代汽车、工业、通信使用的嵌入式系统需要有高度安全保障的数据存储。嵌入式系统设计师面临的挑战是，如何构建能够抵御网络攻击的安全系统。集成安全保障特性的闪存，如赛普拉斯的SemperFlash，通过防范各种针对嵌入式系统的攻击，提高整体系统的安全性。转载自电子技术应用。

这辆清华大学研制的无人自行车可以实时感知周围环境，在跟随前方试验人员的同时自动进行避障操作。绕开障碍物装上芯片后，自行车可以根据语音指令、视觉感知的反馈产生实时信号，从而对电机进行控制，以达到保持平衡，改变行进状态。S形路线这辆自行车能够实现自动行驶，是因为科学家团队在自行车里内部装了一款名叫“天机”（Tianjic）的人工通用智能芯片。这是一款中国自主研制的芯片，更是全球首款异构融合类脑芯片。天机芯测试板机芯片内部存储带宽达到了610GB/s。在300MHz的主频下，利用人工神经网络(ANN)，该芯片的算力可达1.28TOPS/W，而利用脉冲神经网络(SNN)则可达到650GSOPS/W的算力。8月1日，这款由清华大学类脑计算研究中心施路平教授带领团队研制出的芯片，登上了最新一期全球顶尖期刊《自然》杂志（Nature）的封面！据Nature报道，当前人工智能芯片发展有两大主流方向，一种是以神经科学为基础，试图建构模拟大脑的电路；另一种以计算机科学为基础，通过计算机来执行机器学习算法。但“天机芯”与以往的研究不同。施路平教授表示，“我们做的是类脑（研究），是借鉴脑科学的基本原理，凝练出一些指导计算架构发展的新规律。””天机芯”能将两种运作方式集合在一个混合平台中。它具有多个功能核心，可轻松实现重新配置，使其能同时运行机器学习算法和大多数神经网络模型。而研究人员将芯片安装到无人自行车，足以证明该芯片的强大功能和潜力。这款无人自行车能自我平衡，具有声控功能，可探测并避开障碍物。这都是“天机”芯片能同时处理多种算法和模型的强大功能。通过搭载强大的天机芯片，多个专用网络和多样化的算法与模型，研究人员成功让无人驾驶自行车实现了诸多功能，如：语音识别、目标锁定、障碍辨别和自主决策等。这辆自动驾驶自行车搭载的主要部件包括：天机芯、各类传感器、驱动系统本文转载自大鱼机器人

车牌识别的应用前景基于计算机图象处理和字符识别技术的车牌自动识别技术，有着极其广阔的推广应用前景。1、车牌识别技术在地方上的应用基于计算机数字识别技术的车牌自动识别技术，在收费站、停车场、加油站和居民小区、宾馆、饭店出入口等场所，有着极其广阔的推广应用前景，可以实现车辆的自动监控、自动登记、自动查询等功能，也可以用于集装箱，货运列车的自动抄号等。用于高速公路收费管理：一旦车牌自动识别技术到了实用阶段，它可以首先推广应用到高速公路收费站管理。它可以使高速公路行驶的车辆不必停车而实现收费管理。用于城市交通车辆管理：车牌自动识别技术还可以与汽车的外形、颜色等参数结合起来使用，有其可以适用于城市机动车辆的档案管理工作、特殊的交通管理工作，能有效地提高交通流量，加强安全保卫工作，如帮助交管部门自动捕捉违章汽车牌照号码，自动捕获违章车辆；帮助公安部门自动监测在逃车辆、寻找罪犯汽车，解决通缉车辆、套牌车辆和被盗汽车的自动稽查问题，可以自动告警，通知执勤人员拦查，克服了人工拦查工作量大、漏报率高、工作危险性大等问题。停车场管理：在停车场出、入口处，设有车牌自动识别系统，对进出停车场的车辆自动识别，并根据数据库中的车牌数据判断是否是已买(或租)车位的车辆，对已买(或租)的车辆放行，并自动记录其出入停车场时间，以便出现车辆被盗等情况时查询，对进入停车场的已买(或租)车位的车辆自动将其车位处的挡车器打开，以便车辆停放；对其它车辆，将自动记录其出入停车场的时间，以便计时收费，对进入停车场的其他车辆自动分配车位并将其车位处的挡车器打开，以便车辆停放。2、车牌识别技术在部队的应用车牌自动识别技术作为车辆识别的先迸技术手段，在部队可以用于以下几个方面：军事禁区车辆出、入识别：对某部军车进行登记，其车牌及外贸、颜色等信息记录在计算机数据库中，在该军事禁区大门处，设置车牌自动识别系统，对进出车辆自动识别，并根据数据中的车牌数据和外貌、颜色等特征参数，判断是否时该部军车，对该部军车自动放行，使其能够不停车甚至不减速通过，这种快速通行能力会为军事行动赢得宝贵的时间；同时，自动实施记录军车出入大门的时间，以便及时准确地掌握出车情况，实现对车辆的管理，如有车辆未按时归队，该系统能自动报警；对该部对外车辆，自动识别并禁止通行，按有关规定要求登记、审批后，方可允许其进入。动车场(库)车辆出、入管理：在车场(库)出入口设置车牌自动识别系统，对进出车辆自动进行识别并实时记录车辆出入大门的时间，以便及时准确地掌握出车情况，实现对车辆的管理，如有车辆未按时返回，该系统能自动报警。哨所(关卡)车辆通行管理：在哨所(关卡)设置车牌自动识别系统，准许通行车辆的车牌信息输入计算机数据库中，可被自动识别并放行，往返后，数据库中的车牌信息随即删除；其余车辆自动识别后一律禁止通行并自动报警，通知警卫人员拦查、等级后移交保卫部门处理。三、车牌识别的技术难点车牌识别系统发展迅速，各国公司都相继推出是何本国车牌特征的LPR系统，LPR研究由于受到多方面的限制，其技术还存在着一些不足。目前车牌识别技术存在的的问题是不确定性引起的识别率的问题，特别是针对不同条件LPR系统的满足适应性条件下的识别率问题。从采用车牌识别技术的高速公路管理部门反馈的信息来看，目前这种技术能够达到的只有95％，还有5％的车辆系统识别不出车牌。影响识别率的原因较多，大致归结于车牌本身的特征和外界特征两大方面：(1)车牌的外形设计、制造等多方面因素使得车牌识别系统的复杂性提高，不确定性增大。这些情况包括：(a)车牌缺乏统一的标准。根据中华人民和国公共安全行业标准对机动车辆牌的有关规定，车牌的规格、颜色和适用范围各不相同。例如：小汽车牌用的是蓝底白字；大型汽车所用的黄底黑字；军用或警用的是白底黑字、红字。缺乏统一的标准，使得车牌识别过程中字符分割难度较大，缺乏统一的模式规则的指导作用。(b)车牌的质量无法保证。有些车牌比较脏或已污损，有些车牌的字符模糊不清，对光线的散射性不好。这些不确定性都极大的影响车牌识别的准确率。(c)车牌附近环境恶劣，有较复杂的外形或挡车器等，不利于车牌定位分割。(2)外界环境特征也是增加车牌识别系统不确定性，影响识别率的重要因素之一。这些情况包括：(a)外界光照条件各不相同，白天和晚上光照不同。光照对图象质量的影响较大。不同光照的角度，对车牌反光的不均匀度影响也较大。不同时间，不同的其后条件，以及背景光、车牌反光程度终决定了车牌区域的亮度特征。从实验过程可以看出这些外界条件对车牌的粗定位和定位影响较大。(b)外界背景的复杂度也影响着车牌的定位率。背景中也车牌区域特征相似区域的大小反映了背景的噪声程度。如与车牌字符相似的背景远处的广告牌易影响车牌的粗定位。四、车牌定位的FPGA硬件实现顶层电路结构本设计使用AtlysSpartan?-6FPGA开发套件硬件平台，利用其上的XilinxSpartan?-6XC6LX16-CS324的大容量逻辑资源完成车牌定位的FPAG全硬件设计。车牌定位电路应用的FPGA型号为XC6LX16-CS324，此FPGA具有2278个slice，32个DSP48A1，BlockRAMblocks是576kb，2个CMT(4个DCM,2个PLL)。对于本设计的车牌定位电路是一个图像处理的电路，因此对存储器资源要求的比较大。在AtlysSpartan?-6FPGA开发套件硬件平台上有48Mbytes的外部存储器资源可用。系统整体框图如下：五、车牌定位的FPGA实现的各个子模块5.1车牌图像的预处理图像预处理的作用是突出图像中的有用信息，不同的图像预处理对应于不同的图像分割以获得的车牌特征。车牌定位预处理目标是突出车牌区域的特征，抑制其它无用的特征。图像的预处理包括图像灰度化、平滑滤波、锐化等内容。5.1.1图像的灰度化灰度图的特征是：只有亮度信息，没有颜色信息。彩色位图结构复杂，难以处理，灰度图较简单，易于处理。灰度图的亮度信息，已经足以判断对车牌进行定位了，所以选择较容易处理的灰度图。灰度图是只含亮度信息不含色彩信息的图像，其中亮度值量化为256级。灰度图进行算法处理比较方便，并且更为重要的是可以在FPGA处理时大大的节省存储空间。首先RGB值一样，且图像数据就是调色板索引值，也就是实际的RGB的亮度值，又因调色板是256色的，所以图像数据中一个字节代表一个。如果是彩色的256色图，则经过图像处理算法后，可能会产生不属于这256种颜色的新颜色，而真彩色RGB图像必须用三个与图像尺寸相同的矩阵来存储，这样计算代价过大。所以，一般采用256级灰度图来进行处理。由于采集的图像是彩色图像，所以要把彩色图像转化为灰度图像。灰度变换有时又被称为图像的对比度增强或对比度拉伸。假定输入图像中的一个像素的灰度级为Z，经过T(Z)函数变换后输出图像对应的灰度级为Z，其中要求Z和Z都要在图像的灰度范围之内。根据T()形式，可以将灰度变换分为线性变换和非线性变换。具体应用中采用何种T()，需要根据变换的要求而定。灰度变换的具体方法是：首先将原始图像从RGB空间转化为YCbCr空间，Y分量包含亮度信息，Cb和Cr分量包含色度和饱和度信息，然后仅提取Y分量生成灰度图。彩色图像由RGB空间变换为YCbCr空间的转换关系为:彩色图像由YCbCr空间变换为RGB空间的转换关系为：所以，终我们得到RGB颜色和灰度值的转换关系:Gray=0.229R+0.587G+0.114B在本设计中，我们将0.299用10位定点小数表示：0.299=10’h132,0.587=10’h259,0.114=10’h074;RGB转灰度图的系统框图如下：5.1.2图像平滑图像平滑主要是为了消除噪声。噪声并不限于人眼所能看的见的失真和变形，有些噪声只有在进行图像处理时才可以发现。图像的常见噪声主要有加性噪声、乘性噪声和量化噪声等。图像中的噪声往往和信号交织在一起，尤其是乘性噪声，如果平滑不当，就会使图像本身的细节如边界轮廓、线条等变的模糊不清，如何既平滑掉噪声有尽量保持图像细节，是图像平滑主要研究的任务。一般来说，图像的能量主要集中在其低频部分，噪声所在的频段主要在高频段，同时系统中所要提取的汽车边缘信息也主要集中在其高频部分，因此，如何去掉高频干扰又同时保持边缘信息，是我们研究的内容。为了去除噪声，有必要对图像进行平滑，可以采用低通滤波的方法去除高频干扰。图像平滑包括空域法和频域法两大类，在空域法中，图像平滑的常用方法是采用均值滤波或中值滤波，对于均值滤波，它是用一个有奇数点的滑动窗口在图像上滑动，将窗口中心点对应的图像像素点的灰度值用窗口内的各个点的灰度值的平均值代替，如果滑动窗口规定了在取均值过程中窗口各个像素点所占的权重，也就是各个像素点的系数，这时候就称为加权均值滤波；对于中值滤波，它对一个滑动窗口内的诸像素灰度值排序，用其中间值代替窗口中心的像素的原来灰度值，它是一种非线性的图像平滑法，它对脉冲干扰级椒盐噪声的抑制效果好，在抑制随机噪声的同时能有效保护图像尖锐的边缘，少受模糊。本设计采用的是中值滤波的方法。中值滤波器的FPGA设计。中值滤波器主要由3部分组成：滤波窗口生成模块，行列计数器模块，滤波算法模块。5.1.2.1滤波窗口生成模块的FPGA设计图像预处理算法往往针对邻域像素操作。以3×3的窗口为例，利用2个FIFO和6个寄存器对图像的行、列数据进行存储，设计滤波窗口如图1所示。本方案将这些存储器进行级联，按照流水线操作，在对第n行数据存入内部存储器的同时，由于存储器之间的级联，可将先进入存储器的第n-1行，第n-2行……第1行顺次存储到下存储器，这样在一个时钟周期内，虽然处理器只从外部存储器中读取一个数据，却可以实现数据并行输出，从而形成图像窗口。 

二战期间，空战激烈，很多飞行员无法返航。为了降低伤亡率，盟军试图对战斗机进行加固处理，在研究了大量返航的战斗机之后，人们发现飞机上的弹痕是这样分布的:海军分析中心的工作人员看到飞机的弹孔大多集中在机翼和尾部，于是建议对这些受损最严重的地方进行加固处理，而统计学家亚伯拉罕•沃尔德（AbrahamWald)却从这些数据中得出了一个跟直觉完全相反的结论，他认为机舱和发动机等看似毫发无损的地方更危险，因为这些区域一旦被击中，飞机失事坠毁的事情就很难避免，而统计数据都来源于战斗中幸存下来的飞机，它们并未遭受到致命的袭击。事实证明他的看法才是正确的，按照他的建议实施加固以后的战斗机的坠亡率得到了有效降低。在这个案例中，死掉的数据不会开口讲话，分析结论也就出现了偏差，这种偏差被人们称作“幸存者偏差”。在统计学中，幸存者偏差属于一种逻辑谬误，指的是我们忽略了数据筛选过程中的逻辑陷阱，从而导致了结论的错误。最近这个问题受到关注，是因为高考题里出现了这个案例：阅读下面的材料，根据要求写作。（60分）“二战”期间，为了加强对战机的防护，英美军方调查了作战后幸存飞机上弹痕的分布，决定哪里弹痕多就加强哪里。然而统计学家沃德力排众议，指出更应该注意弹痕少的部位，因为这些部位受到重创的战机，很难有机会返航，而这部分数据被忽略了。事实证明，沃德是正确的。要求：综合材料内容及含意，选好角度，确定立意，明确文体，自拟标题，不要套作，不得抄袭，不得泄露个人信息；不少于800字。面对这样的题目，假如是我在参加高考，回想自己参加高考时的状态，估计这60分要被我得到还是比较难的，不知咱们的读者是否有信心获得高分？在我看来，现实中的幸存者偏差是很容易出现的。例如，比尔盖茨是退学以后创业成功的，所以有人便推崇退学创业，完全看不到大多数退学创业的人都失败了的事实。有人没有读多少书却取得了商业上的成功，而大部分读了很多书的人却在辛苦打工，于是人们便说读书无用，还是早点经商的好。有人依靠假冒伪劣产品发了财，很多行正道的人却在辛苦工作，于是人们便也投身到假冒伪劣的领域里折腾，完全看不到那些从事假冒伪劣发了财的人只是过去的善业带来的果报在此刻呈现了，今天的假冒伪劣行为正在给他们的未来埋下灾难的种子，早晚一天会有对应的果报现前的。一个企业看到什么好卖就去做什么不知能否算作是出现了幸存者偏差，但至少去做这样的思考是有价值的。举例而言，市售的车载充电器多半采用Buck架构，因为汽车用的蓄电池是12V的，最高电压在16V左右，而大部分手机需要的电源电压都是5V，所以采用Buck架构就是非常合理的选择，于是5V输出的Buck架构充电器也就满天飞了，如果有谁在此时要用Buck-Boost架构来做车载充电器，看起来就有点不合时宜了，但是现在似乎正是投入精力开发这种产品的时候。为什么这样说呢？因为汽车正在成为我们呆的时间越来越多的地方，我们在里面使用各种电子设备的机会也越来越多，而它们所要求的电源规格却是各自不同的。以最常用的手机来说，传统的手机用5V电源就足够了，但现在具备快充能力的手机则有的使用9V、12V或更高的电压，有的则直接通过手机接口对电池进行充电，因而需要使用大约3V-4.35V的电压，这时再使用标准的5V输出充电器就不能满足需要了。还有一种很常见的需求是为笔记本电脑供电，传统的做法是先将12V直流电源转换为220V交流电，再通过电脑本身配有的电源适配器从220V交流得到20V左右的直流输出为电脑供电，这样的实现不仅转换次数多、构成复杂，能源利用效率也很低，会占用非常紧俏的车内空间，使用成本也很高，携带管理更是麻烦多多。有没有办法将手机、笔记本电脑的供电问题一次性地解决呢？实际上是有的，只要我们使用比较新的USBType-C型接口和Buck-Boost架构的转换器，借助USBPD协议来协调充电器和电子设备之间的关系，上述问题便可迎刃而解了，而RTQ7880-QT就是用来帮助你完成这一任务的。按照规范的定义，所有采用USBType-C接口的设备在相互连接的时候都是使用5V电压来供电的，供方能够提供的电流大小和需方能够使用的电流大小则由此型接口新增的CC端所配置的电阻值来决定，这时容许的最大电流为3A。如果这两台设备还同时支持全新的PD协议，则CC线就会成为供需双方之间进行信息交流的通道，接口上能够传输的电压范围就有可能达到3V-21V，电压调节步进幅度可以小到20mV，最大支持的电流可以达到5A，电流限制的调节可以以150mA为步进幅度，最大的负载功率可以高达100W（20V，5A）。由于电压和电流都可以非常精确地进行控制和调节，使用USBType-C接口和PD协议的电源实际上就是一台完全自动化的智能电源，因而可以自动适应每一种负载的电源需求，它不仅与我多年来的梦想一致，而且符合全球统一的标准，将来必将一统江湖，造福于全人类，我们再也不用准备多台不同的充电器了。使用RTQ7880-QT制作的电子设备的电路架构如下图所示：我之所以把此图所代表的东西称为电子设备而没有把它称为智能电源，是因为其中包含有EC和MUX这两个部分。EC与RTQ7880-QT之间以I²C接口进行连接，它的规模大小可以是任意的。MUX是采用USBType-C接口的电子设备所应该具备的TX/RX传输线的切换开关，由CC1和CC2所侦测到的电缆连接方向信息需要经过处理以后去控制MUX的连接方法，以便供需双方之间的通讯线路可以实现正确的连接，确保通讯系统可以正常工作，而这些侦测和控制的事情都可以由RTQ7880-QT来完成。假如我们抛开这两个部分不予考虑，剩余的部分就真的是一台智能电源了。上图中MOSFET开关Q1-Q4和电感L1所构成的电路是Buck-Boost转换器的核心部分，它们可以在RTQ7880-QT的控制下自动以Buck或Boost模式工作，无论VIN电压高于输出电压或低于输出电压，输出电压都是保持稳定不变的，实现这个任务的控制部分就在RTQ7880-QT内部，而它的内部结构是这样的：其核心是一颗32位的ARMCortex™-M0MCU，外围包含了支持USBType-C接口应用、支持PD协议、完成Buck-Boost转换所需的所有外围接口电路，另外还有可以多次编程的ROM和存放临时数据的SRAM，只要注入软件即可按照预定的程序进行运作。RTQ7880-QT可以接受的输入电压范围是4V-36V，这个范围对于存在发动机启动过程和抛负载效应的车辆应用是非常重要的。车辆应用有一个最大的问题就是可靠性问题，因而有AEC针对用于车辆的集成电路所制订的AEC-Q100标准，RTQ7880-QT是通过了这一标准的认证的，认证级别为Grade2，也就是说它容许的工作环境温度范围为-40℃~+105℃，可以在这样的环境之下正常使用至少15年。要在传统的车用充电器所拥有的狭小空间中使用RTQ7880-QT，PCB的设计可能会是一个严峻的挑战。考虑到充电器功率已经大幅提升，适当增加一定的空间可能是一个比较合理的选择。这些问题不是由这个器件造成的，起决定作用的是基本的物理规律。为了能顺利完成你的设计过程，而你又缺乏必要的经验，建议你在立锜微信公众号的历史消息里查看一篇名为“Buck转换器的PCB设计原则”的文章，通过这种阅读或是借助其他资源理解了相关的知识以后再开始后续的工作或许是一个比较好的选择。转载自RichtekTechnology。

车牌识别的应用前景基于计算机图象处理和字符识别技术的车牌自动识别技术，有着极其广阔的推广应用前景。1、车牌识别技术在地方上的应用基于计算机数字识别技术的车牌自动识别技术，在收费站、停车场、加油站和居民小区、宾馆、饭店出入口等场所，有着极其广阔的推广应用前景，可以实现车辆的自动监控、自动登记、自动查询等功能，也可以用于集装箱，货运列车的自动抄号等。用于高速公路收费管理：一旦车牌自动识别技术到了实用阶段，它可以首先推广应用到高速公路收费站管理。它可以使高速公路行驶的车辆不必停车而实现收费管理。用于城市交通车辆管理：车牌自动识别技术还可以与汽车的外形、颜色等参数结合起来使用，有其可以适用于城市机动车辆的档案管理工作、特殊的交通管理工作，能有效地提高交通流量，加强安全保卫工作，如帮助交管部门自动捕捉违章汽车牌照号码，自动捕获违章车辆；帮助公安部门自动监测在逃车辆、寻找罪犯汽车，解决通缉车辆、套牌车辆和被盗汽车的自动稽查问题，可以自动告警，通知执勤人员拦查，克服了人工拦查工作量大、漏报率高、工作危险性大等问题。停车场管理：在停车场出、入口处，设有车牌自动识别系统，对进出停车场的车辆自动识别，并根据数据库中的车牌数据判断是否是已买(或租)车位的车辆，对已买(或租)的车辆放行，并自动记录其出入停车场时间，以便出现车辆被盗等情况时查询，对进入停车场的已买(或租)车位的车辆自动将其车位处的挡车器打开，以便车辆停放；对其它车辆，将自动记录其出入停车场的时间，以便计时收费，对进入停车场的其他车辆自动分配车位并将其车位处的挡车器打开，以便车辆停放。2、车牌识别技术在部队的应用车牌自动识别技术作为车辆识别的先迸技术手段，在部队可以用于以下几个方面：军事禁区车辆出、入识别：对某部军车进行登记，其车牌及外贸、颜色等信息记录在计算机数据库中，在该军事禁区大门处，设置车牌自动识别系统，对进出车辆自动识别，并根据数据中的车牌数据和外貌、颜色等特征参数，判断是否时该部军车，对该部军车自动放行，使其能够不停车甚至不减速通过，这种快速通行能力会为军事行动赢得宝贵的时间；同时，自动实施记录军车出入大门的时间，以便及时准确地掌握出车情况，实现对车辆的管理，如有车辆未按时归队，该系统能自动报警；对该部对外车辆，自动识别并禁止通行，按有关规定要求登记、审批后，方可允许其进入。动车场(库)车辆出、入管理：在车场(库)出入口设置车牌自动识别系统，对进出车辆自动进行识别并实时记录车辆出入大门的时间，以便及时准确地掌握出车情况，实现对车辆的管理，如有车辆未按时返回，该系统能自动报警。哨所(关卡)车辆通行管理：在哨所(关卡)设置车牌自动识别系统，准许通行车辆的车牌信息输入计算机数据库中，可被自动识别并放行，往返后，数据库中的车牌信息随即删除；其余车辆自动识别后一律禁止通行并自动报警，通知警卫人员拦查、等级后移交保卫部门处理。三、车牌识别的技术难点车牌识别系统发展迅速，各国公司都相继推出是何本国车牌特征的LPR系统，LPR研究由于受到多方面的限制，其技术还存在着一些不足。目前车牌识别技术存在的的问题是不确定性引起的识别率的问题，特别是针对不同条件LPR系统的满足适应性条件下的识别率问题。从采用车牌识别技术的高速公路管理部门反馈的信息来看，目前这种技术能够达到的只有95％，还有5％的车辆系统识别不出车牌。影响识别率的原因较多，大致归结于车牌本身的特征和外界特征两大方面：(1)车牌的外形设计、制造等多方面因素使得车牌识别系统的复杂性提高，不确定性增大。这些情况包括：(a)车牌缺乏统一的标准。根据中华人民和国公共安全行业标准对机动车辆牌的有关规定，车牌的规格、颜色和适用范围各不相同。例如：小汽车牌用的是蓝底白字；大型汽车所用的黄底黑字；军用或警用的是白底黑字、红字。缺乏统一的标准，使得车牌识别过程中字符分割难度较大，缺乏统一的模式规则的指导作用。(b)车牌的质量无法保证。有些车牌比较脏或已污损，有些车牌的字符模糊不清，对光线的散射性不好。这些不确定性都极大的影响车牌识别的准确率。(c)车牌附近环境恶劣，有较复杂的外形或挡车器等，不利于车牌定位分割。(2)外界环境特征也是增加车牌识别系统不确定性，影响识别率的重要因素之一。这些情况包括：(a)外界光照条件各不相同，白天和晚上光照不同。光照对图象质量的影响较大。不同光照的角度，对车牌反光的不均匀度影响也较大。不同时间，不同的其后条件，以及背景光、车牌反光程度终决定了车牌区域的亮度特征。从实验过程可以看出这些外界条件对车牌的粗定位和定位影响较大。(b)外界背景的复杂度也影响着车牌的定位率。背景中也车牌区域特征相似区域的大小反映了背景的噪声程度。如与车牌字符相似的背景远处的广告牌易影响车牌的粗定位。四、车牌定位的FPGA硬件实现顶层电路结构本设计使用AtlysSpartan?-6FPGA开发套件硬件平台，利用其上的XilinxSpartan?-6XC6LX16-CS324的大容量逻辑资源完成车牌定位的FPAG全硬件设计。车牌定位电路应用的FPGA型号为XC6LX16-CS324，此FPGA具有2278个slice，32个DSP48A1，BlockRAMblocks是576kb，2个CMT(4个DCM,2个PLL)。对于本设计的车牌定位电路是一个图像处理的电路，因此对存储器资源要求的比较大。在AtlysSpartan?-6FPGA开发套件硬件平台上有48Mbytes的外部存储器资源可用。系统整体框图如下：五、车牌定位的FPGA实现的各个子模块5.1车牌图像的预处理图像预处理的作用是突出图像中的有用信息，不同的图像预处理对应于不同的图像分割以获得的车牌特征。车牌定位预处理目标是突出车牌区域的特征，抑制其它无用的特征。图像的预处理包括图像灰度化、平滑滤波、锐化等内容。5.1.1图像的灰度化灰度图的特征是：只有亮度信息，没有颜色信息。彩色位图结构复杂，难以处理，灰度图较简单，易于处理。灰度图的亮度信息，已经足以判断对车牌进行定位了，所以选择较容易处理的灰度图。灰度图是只含亮度信息不含色彩信息的图像，其中亮度值量化为256级。灰度图进行算法处理比较方便，并且更为重要的是可以在FPGA处理时大大的节省存储空间。首先RGB值一样，且图像数据就是调色板索引值，也就是实际的RGB的亮度值，又因调色板是256色的，所以图像数据中一个字节代表一个。如果是彩色的256色图，则经过图像处理算法后，可能会产生不属于这256种颜色的新颜色，而真彩色RGB图像必须用三个与图像尺寸相同的矩阵来存储，这样计算代价过大。所以，一般采用256级灰度图来进行处理。由于采集的图像是彩色图像，所以要把彩色图像转化为灰度图像。灰度变换有时又被称为图像的对比度增强或对比度拉伸。假定输入图像中的一个像素的灰度级为Z，经过T(Z)函数变换后输出图像对应的灰度级为Z，其中要求Z和Z都要在图像的灰度范围之内。根据T()形式，可以将灰度变换分为线性变换和非线性变换。具体应用中采用何种T()，需要根据变换的要求而定。灰度变换的具体方法是：首先将原始图像从RGB空间转化为YCbCr空间，Y分量包含亮度信息，Cb和Cr分量包含色度和饱和度信息，然后仅提取Y分量生成灰度图。彩色图像由RGB空间变换为YCbCr空间的转换关系为:彩色图像由YCbCr空间变换为RGB空间的转换关系为：所以，终我们得到RGB颜色和灰度值的转换关系:Gray=0.229R+0.587G+0.114B在本设计中，我们将0.299用10位定点小数表示：0.299=10’h132,0.587=10’h259,0.114=10’h074;RGB转灰度图的系统框图如下：5.1.2图像平滑图像平滑主要是为了消除噪声。噪声并不限于人眼所能看的见的失真和变形，有些噪声只有在进行图像处理时才可以发现。图像的常见噪声主要有加性噪声、乘性噪声和量化噪声等。图像中的噪声往往和信号交织在一起，尤其是乘性噪声，如果平滑不当，就会使图像本身的细节如边界轮廓、线条等变的模糊不清，如何既平滑掉噪声有尽量保持图像细节，是图像平滑主要研究的任务。一般来说，图像的能量主要集中在其低频部分，噪声所在的频段主要在高频段，同时系统中所要提取的汽车边缘信息也主要集中在其高频部分，因此，如何去掉高频干扰又同时保持边缘信息，是我们研究的内容。为了去除噪声，有必要对图像进行平滑，可以采用低通滤波的方法去除高频干扰。图像平滑包括空域法和频域法两大类，在空域法中，图像平滑的常用方法是采用均值滤波或中值滤波，对于均值滤波，它是用一个有奇数点的滑动窗口在图像上滑动，将窗口中心点对应的图像像素点的灰度值用窗口内的各个点的灰度值的平均值代替，如果滑动窗口规定了在取均值过程中窗口各个像素点所占的权重，也就是各个像素点的系数，这时候就称为加权均值滤波；对于中值滤波，它对一个滑动窗口内的诸像素灰度值排序，用其中间值代替窗口中心的像素的原来灰度值，它是一种非线性的图像平滑法，它对脉冲干扰级椒盐噪声的抑制效果好，在抑制随机噪声的同时能有效保护图像尖锐的边缘，少受模糊。本设计采用的是中值滤波的方法。中值滤波器的FPGA设计。中值滤波器主要由3部分组成：滤波窗口生成模块，行列计数器模块，滤波算法模块。5.1.2.1滤波窗口生成模块的FPGA设计图像预处理算法往往针对邻域像素操作。以3×3的窗口为例，利用2个FIFO和6个寄存器对图像的行、列数据进行存储，设计滤波窗口如图1所示。本方案将这些存储器进行级联，按照流水线操作，在对第n行数据存入内部存储器的同时，由于存储器之间的级联，可将先进入存储器的第n-1行，第n-2行……第1行顺次存储到下存储器，这样在一个时钟周期内，虽然处理器只从外部存储器中读取一个数据，却可以实现数据并行输出，从而形成图像窗口。 

似乎是为了与我特别关注的养生话题相匹配，最近我在寻找、阅读一些关于心脏、血管、血液、血氧、心电图的资料，这都是因为立锜出了一款型号为RT1025的ECG/PPG测量芯片，可以24位和16位的精度同时提供相关的测量数据。借助RT1025所提供的数据，数据处理专家可以分析你的心脏工作状况，计算出你的心率、血压、血氧饱和度等信息。为了方便用户使用，立锜还准备了与之相关的开发装置和一些介绍文章与视频，用户拿到这些东西以后可以很容易地去开发自己的医疗或是健康管理设备，对此有兴趣的读者可以加入成为立锜会员（微信菜单里有相关链接可用），订阅立锜电子报，因为即将发布的立锜电子报将会专门报道这件事情。回到我们最擅长的电源管理领域来思考，记忆力好的工程师大概会记得半径为r、长度为d的直圆柱导线的电感量L可以这样来估算（准确度优于几个百分点）：在这个计算公式里，L的单位是nH，r和d的单位是英寸。30号线规导线的直径近似为10mil（0.254mm），若线长为1英寸，其局部电感的计算值为26nH。因为1英寸等于25.4mm，所以1mm这种导线的电感大约为1nH，这是一个经验数据，很好记，虽然不准确，但是会比较有用，因为在做PCB设计时很容易就可以用上了。当导体长度增加的时候，局部电感会增大。如果导线长度增加两倍，局部电感的增长将远大于两倍，这是因为电感并非导线本有的特性，它是导线周围磁力线多少的衡量指标，当导线长度增加时，环绕在这段导线周围的磁力线除了流过它本身的电流产生的以外，还有其他部分流过的电流所生成的磁力线。降低导线局部电感的方法之一是增大导线的截面积，但这样会使导线的成本增加。另外一种降低导线电感的方法是让电流回流的导线与之实现深度耦合，这可以通过平行布置来实现，而同轴电缆的耦合程度就更高了，但是也同样存在成本增高的问题。电感是能存储能量的，它所储存的能量以磁场的形式存在，该能量E与电感量L和电流i之间的关系为电感所储存的能量与电感量成正比，导线越长，电感越大，所存能量便越多；电感所储存的能量与电流的平方成正比，这可是一件不得了的事情，由于在有限的时空当中能量是不能突变的，所以对于急速增加的电流，电感会对此进行拼命的抵抗，施加电流的电池的电压将不能真正到达负载处，两者之间将存在巨大的差异；对于急速减少的电流，电感也会拼命抵抗，负载端的电压将远高于电池电压。所以，即使车用电池的内阻已经够低了，车用电缆也已经够粗了，车辆电器所面临的电源环境仍然是极其恶劣的，感性的发电机、电池、电动机以及各种负载都连接到电池总线上，而且可以各自独立工作，这就为车辆的用电环境带来了很多变数，我们要面对的条件将极其恶劣，这可从下表所列的汽车电子应用中常见的恶劣电源瞬态清单中看出来。除了事物本身存在的这些问题以外，人为的错误也可能带来危险，例如你可能把两个电池串联起来接入了系统，也可能将电池的正负极性弄错了，这些都有可能给车用电子设备带来灾难性的影响。为了让所有从事车用电器产品开发的人都有一个共同的标准可以遵守，国际标准化组织制定了ISO16750-2和ISO7637-2的标准来定义车用电子设备需要通过的电源瞬态测试指标，相关的项目如下表所示：对于电源管理系统来说，低压造成的危害通常不是致命的，高压则常常造成灾难性的影响。车内应用中最有名的高压大概就是由抛负载（LoadDump）过程所产生的，因为当感性的发电机正在为电池充电时，如果电池突然断开了（负载消失），发电机输出的电流不能突然消失，100多V的高电压尖峰就生成了，持续的时间还非常长，可以多达400ms，通常的电源器件是很难承受的。现代的发电机为了避免这个问题的出现，有的会加入电压钳位的功能，使其输出电压不会超出36V，这可能是现在很多车用电源管理器件的最高工作电压定义为36V的原因，立锜的很多车规器件也是这样来定义的。即便如此，在车用电子设备的输入端增加能够吸收高于36V电压脉冲能量的电压抑制器件还是很有必要的，因为与盲目地提高电源管理器件的耐压相比，这样做的成本可能更加低廉。车辆电池总线电压的另一个极端是低压，这通常发生在启动汽车发动机的时候，并以寒冷的冬季更为严重，因为电池在低温下的内阻更高，启动电机消耗的电流在电池内阻上造成的压降更大。针对这个问题，标准所定义的最低电源电压为6V，并且制订了这样的测试波形：要车用电子设备确保在6V-36V的电压范围内都能正常工作并不是一件容易的事情，因为单纯的升压或降压转换器有时候要满足负载的要求是不可能的，这时候就有必要引入能够自动升降压的转换架构，传统的SEPIC架构就很可能被使用到，而我们曾经介绍过的RTQ7880则采用了更好的Buck-Boost架构，能在Buck和Boost模式之间自动切换，完全根据输入电压和输出电压之间的关系选择工作模式，使用起来就相对比较自由，同时还具有更高的转换效率。由于不同的使用情况就会有不同的恶劣境况出现，提出一个简单的最坏电源环境模型是比较容易让人理解的，我看到的最佳波形大概是这样的：当把这样的电压波形施加到你的设备电源输入端时，它必须要能够活着走出来。图中的6V电压是汽车发动机起动期间因电动机消耗大电流形成的电压跌落造成的；120V峰值电压是大负载突然消失时由发电机电感储能造成的；负尖峰的幅度是-150V，当一个感性负载正在工作而供电却突然消失了时，感性负载的惯性就造就了它；24V电压是在有人要将一个外来的电池接入系统，但却不小心将两个电池串联起来了时造成的；反向的电池电压则比较简单，就是把电池的极性弄错了，张冠李戴，系统将受到持续的反向电压冲击。这么复杂的任务看起来是要让设备承担，但实际的承担者却都是电源管理系统。想想那些把全部身心都献给了电源管理事业的人，要设计稳定输出满足负载要求的系统就已经很不容易了，还要面对这么艰难的任务，说起来也真是不容易。立锜在这样的时候能够做的事情就是把最好的电源管理器件提供给你，助你一臂之力。转载自RichtekTechnology。

汽车是一个相当复杂的可运动实体，它内部各处可能的温度范围是完全不同的，给人的感受也完全不一样。我很不喜欢在行车以后打开引擎盖，扑面而来的热流让我觉得很不舒服，但是呆在车厢里就是我很喜欢的状态，即使是在阳光照耀之下，我也常常关着车窗就在车里睡觉，因为我的车顶天窗装有一块太阳能电池，它在车辆处于驻车状态时会主动驱动换气扇给车内送入新风，根本不用担心闷死人的状况会发生在我身上。按照权威机构提供的信息，汽车内部各处的可能温度范围如下表所示：为了满足各种不同温度级别的需要，各种针对元器件的认证级别也就诞生了：在温度范围越宽的地方，对所用产品品质的管控也会越严格，需要采取的措施也会越多，所以，即使简单如LDO，产品也会分出不同的级别来。上期文章已经提到符合车规的36V、2µA耗电线性稳压器有两个型号，RT2560Q和RTQ2569-QA，负载能力都是100mA，认证级别分别为AEC-Q100Grade3和Grade1，也就是说RT2560Q可以在-40℃~85℃范围内正常使用，RTQ2569-QA可以在-40℃~125℃范围内正常使用，用户可以根据自己的需要进行选择，它们的成本不一样，带给用户的保障也会不同。RT2560Q在电路图上是一副三端稳压器的样子：它的封装却很奢侈，为带有外露式散热焊盘的SOP-8，其外观及引脚分布如下图所示：RT2560Q的封装和引脚分布RTQ2569-QA则使用了WDFN封装，平面尺寸为3mmX3mm，厚度只有0.8mm（最大值），体积比前者小很多，功率耗散能力为2.85W（在25℃环境温度下，空气处于静止状态），超过了前者的2.041W，这就让它拥有了更高的热承载能力，使用性能会更好些，可以使用在空间受限的地方。RTQ2569-QA的封装和引脚分布线性稳压器的功耗是用下述公式进行计算的：PD=(VIN-VOUT)×IOUT+VIN×IQ这个功耗会转换为热量并通过传导的方式从芯片内核向外壳传播，再由外壳向周围环境传导或是辐射。热量从内核向外壳传导时遇到的阻力被称为热阻θJC，热量由外壳传播到周围环境时遇到的阻力被称为热阻θCA，热量从内核传播到周围环境时遇到的阻力被称为热阻θJA，并且有θJA=θJC+θCA。θJC是由封装形式决定的，一旦选定就无法改变。θCA是由芯片与PCB的接触方式、散热铜箔的大小、PCB厚度、通孔设计、周围元件的布局以及空气流动状况等复杂因素共同决定的，用户的设计可以对它发生很大的影响。规格书中提供的封装最大耗散功率由这些因素共同决定：芯片内核容许的最高温度（结温，JunctionTemperature），25℃的环境温度，芯片被焊接在符合JEDEC51-7标准的4层测试板上，周围空气处于静止状态，这后面的两点就决定了热阻θCA的大小，相应地θJA也就被确定了，它们之间的关系如下式所示：PD(MAX)=(TJ(MAX)-TA)/θJA在这个公式中，TJ(MAX)由芯片本身确定，θJA由应用设计确定，唯有TA是由环境确定的，所以环境温度的变化决定了PD(MAX)的大小，这将传递到上述的PD计算公式中，使得VIN的最大值受到限制（其它参数由IC以及应用确定）。在应用设计过程中，要想获得最大的PD(MAX)，最好的做法就是降低热阻θJA，RT2560Q的规格书在这方面做了一点指引，它给出了不同散热铜箔面积所带来的θJA的数据以供参考。很显然，散热铜箔越大，热阻θJA就越低，而前文所述这种带有外露式散热焊盘的SOP-8封装2.041W的功率耗散能力是在θJA为75℃/W的热阻下计算得到的，我们由此可以推知JEDEC51-7标准中的测试板的设计使用的散热铜箔就和(a)情形相同，这实在是一个非常受限的设计，其它做法都会比它好很多，但我们也能理解这就是一个标准所能做的事情，我们不该对它要求太多，反而要去善用它，利用它的规则看到不同封装的特性，帮助我们在设计中做出正确的选择。在较高的温度下使用稳压器时，必须考虑到环境温度TA对功率耗散能力的影响，对设计进行降额处理是必须的，以RT2560Q为例，请参考规格书中的下图进行思考，它的依据就来源于上述的这些信息。在我过去的技术支持实践中看到人们在选用LDO时最容易忽略的问题就是热问题，希望这里提供的信息能够帮助读者建立起一些思考的基础，降低选型以及设计中的错误出现几率。转载自RichtekTechnology。

汽车行业目前正在经历一个重大的技术变革时期，这已经是个不争的事实。过去100多年里，内燃机引擎中都在使用燃油泵和活塞，而现在正在被锂离子电池、逆变器和IGBT所取代。简言之，汽车正在变得更加电子化。汽车的第一次电子化可能仅仅被看作是增加其电子含量的演练，或在适应现有的非汽车系统（如高压工业驱动器），最终适应汽车中的应用。然后，采用这种方法将会大大低估可能面临的挑战。在功率和电压等级方面，就目前的相似度而言，它们都与相关的工业离线应用类似。在汽车世界里，空间和重量都受到限制，而且环境也很恶劣，0ppm（ppm=不合格品个数*1000000/批量）质量至关重要，而让问题变得更加严重的是，纯电动车（EV）中的能源供应是有限的，因此效率就成为关键所在。所以，我们还不能忽略对于低成本系统的需求，要与内燃机引擎（在过去几十年里，这一技术在鲁棒性、可靠性和出色的功率密度方面进行了优化）进行竞争。这是一个新兴的市场，需要专门基于这一因素开发半导体解决方案！在众多电动汽车中，需求最多的便是主逆变器，在这里，采用专门针对应用进行开发的芯片和封装解决方案至关重要。在（H）EV发展早期，普遍采用工业“砖”型模块（这些最初是设计用于工业离线应用），因此对于汽车的功率密度以及有限结构因数的限制基本没有考虑。它们一般包括IGBT和二极管，额定电压为600V或1200V,结温最高达到150℃。在室温范围内，短路保护性能限制在6μs。在汽车世界中，一个重要的因数是工作温度范围，其最低可以达到-40℃，在更低的温度下，IGBT和二极管的BV（击穿电压）下降，器件处理电压峰值时，潜在的会带来一些问题。为此，采用具有更高BV的功率元件将会受益，CooliRIGBTGen2平台便是一个示例。超薄晶体IGBT技术，额定电压为680V，24A至600A的芯片尺寸，在-40℃温度，最低600V的BV下，能够实现良好的Vce（on）性能。与此相配合的性能主要针对在175℃的结温下运行的器件，不止限制时间量（如一些替代技术），而且温度始终为175℃。因为具有更高的BV的缘故，更高的电压峰值可以适应系统，因此降低了对于高成本解决方案的需求，这可以限制电感，又或者，系统的确可以更快的转换，获得更多的优势，如降低电机尺寸。与器件的主逆变器的保护相关的高功率水平显然是非常重要的，对于这种高温环境下开关的短路保护性能同样也非常重要。CooliRIGBT器件能够针对性能平衡进行优化，但是一般是设计用于处在150℃，至少6μs的短路保护时间。保护特性通过芯片上的电流感应最终完成。图1总结了新的IGBT平台的一些特性。图1:CooliRIGBT和CooliR二极管特性的总结为了保证最佳的系统效率，必须采用一个适当的二极管与IGBT相搭配。图1还介绍了CooliRDIODEGen2，这是一款超薄芯片，680V的超快速软件恢复二极管，提供了无振铃性能。Err和Vf根据应用进行平衡，很重要的一点是认识到针对空调应用，Err和Vf的平衡将与主逆变器的需要有所不同。最终，24至600A的二极管系列，都根据典型的应用，在每个电流水平上得到优化。近年来，对于稀土金属供应及成本的关注不断增加，促使电机厂商不得不寻求替代解决方案。电机变得更小型、更轻巧，而且同时还需要15~20kHz的频率范围（传统频率为5-10kHz），这种情况现在变得越来越普遍。与此相对应，这需要具有优异的高速度开关性能的IGBT和二极管，以保证开关损耗不会变得不可管理。更高的频率还意味着必须把关注点放在寄生电感、特别是封装上面。在功率半导体的早期，对于研发投入大量资金的关注点是提高芯片的性能。随着半导体技术变得越来越好，关注的重点也开始转移到封装上面。封装毕竟是影响系统的一个因素--无论从电子方面还是散热方面上。图2总结了封装能够对系统产生的影响--从根本上讲，如果放置在一个较差的封装中，系能优异的半导体器件仅能实现极少的价值。图2:半导体封装对于功率电子系统的影响成本、可靠性和电子性能及热性能都会受到封装的直接影响。但是封装的另外一个特性也变得越来越重要--即结构因数。由于OEM推动了功率、效率、可升级性和可靠性要求的提升，因此，成本、重量、尺寸和电感都被要求降低。功率电子集成到电机和制冷设备中的能力日益提高，这带来了很大的价值。传统的电源模块通常只能为紧凑型机电一体化提供非常有限的范围，而且确实，如果选择了这种解决方案，定制化电源模块将会很快就变得更昂贵，也更加的死板。在这样的功率水平下，我们认为分立式元件难于应用，或者真正可用的解决方案根本不能够处理足够的功率。最初被弃用的“分立式”方法现在要被主逆变器重新访问，因为需要电子元件和机机械元件更加紧凑的集成。目前，在量产中的一种解决方案是采用超级TO-247封装。搭载一个120AIGBT和二极管的AUIRGPS4067D1器件同时还允许可升级的解决方案，典型地，用来满足30至80kW范围主逆变器。与传统TO-247封装（如图3所示）相比，专利型超级TO-247封装具有一些独有的特性：首先是采用一个夹子将部件附着在散热器上，除去了传统TO-247封装上出现的螺丝孔，将封装内部的空间最大化，以容纳最大可能的芯片。为了与芯片的大电流处理性能相配置，特有的切角引线实现了比传统TO-247封装高出30%的横截面积，从而提高了他们的电流处理性能，并且使得器件运行温度更低，有更少的寄生电感。切角横截面同样可以使器件能安装到标准TO-247封装里。封装上，引脚之间的沟槽增加了爬电距离。最终，符合AEC-Q101的部件要经受苛刻的最后测试程序，它包括了正方形RBSOA和100%箝位电感负载测试。图3:专利型超级TO-247封装的优势简化厂商成本和栅极驱动要求的努力不断推进，客户希望在其应用中降低并联的IGBT和二极管的数量，因此要求大面积芯片的解决方案。由于最新的IGBT和二极管技术是基于超薄芯片技术，当你从超级TO-247这样的传统分立式封装中搬出，构建、处理基至是测试这样的半导体元件就会充满挑战。基于这种原因，可以容纳大的IGBT和二极管芯片的分立式封装价值巨大，它们都完全经过测试并且易于安装。CooliRDIE就是正在开发的解决方案这一。DBC封装的壳内包括一个680V，300AIGBT和一个二极管对，每个芯片都具有可焊接前端金属表面处理。图4给出CooliRDIE封装理念的概览。图4:CooliRDIE封装整个无铅CooliRDIE都是完全的动态供应并经过静态测试，达到其卷带封装上的额定电流。这就使得客户能够采用一处标准的选择并将机器安置到已经准备好的带焊盘准的基座上，处理300A的超薄IGBT和二极管产品。这一部件回流到基底，取代了与大功率模块相关的线步骤。省去引线键合，提高了可靠性和良率，并且降低了成本、寄生电阻和电感。这些器件可采用两种版本（正装和倒装芯片），可以在一个单独的基底上形成非常紧凑的半桥布局，无需复杂的布局模式（如图5所示）。图5:采用CooliRDIE的紧凑型半桥构建事实上，封装两端上的电子连接甚至还可以允许封装用作总线，可以使用一些能够快速升级的创新型的逆变器布局，如图6所示。图6:采用CooliRDIE的可升级逆变器设计将可焊接前端金属增加到硅片上，意味着芯片可以在两面进行焊接，因此去除了对于焊线的需求。这同样还有一个优点，释放出了传统用于焊线的芯片顶部空间--而现在这种空间可用于冷却。通过从两面对部件进行制冷的性能，可以将电流处理性能提升50%—或者确实降低相似工作点上的芯片尺寸，并进而降低成本。如果无需双面制冷，那么仅仅的增加一个顶端的散热量就可以证明其在提高组装的散热性能方面非常有效，进而可以帮助提升短时间峰值电流能力。省去焊线不仅可以简化生产并提高冷却，同时还可以增强电子性能。采用CooliRDIE封装的600A半桥模块已经构建起来，展示了低于12nH的回路电感，允许器件可以更快地开关，限制了电压击穿并提高了效率。最终，像这种无焊线封装概念具有极低的封装电阻--大概比传统的焊线组装低出0.5mΩ。在一个大的电源系统上，如（H）EV的主逆变器上，半毫欧看起来像一个无关仅要的小数据，但事实上却并非如此。由于所涉及的电流非常高，因此，在400A的电流下，节省0.5mΩ的电阻可以减少80W无用功耗。在电阻中的这种节省是提高效率的一个积极步骤，并最终提升了汽车运行里程。起初看似过于复杂，甚至可能没有必要谈及集成的功率电子和机械组装。但是达到机电一体化的更高水平不仅在于更小型、更轻便和更高效率汽车方面，对于终端客户有益，同时还在系统级上开启了令人关注的潜在可能，可以提高电子性能，并且实现与竞争对手的产品差异化。通过提供针对汽车应用进行优化的芯片，在提供了传统模块中所有电子和散热性能的封装中，灵活的分立式引脚布局允许系统设计者使其创建的系统可以真正的富于想象力和首创理念，从而使得更多的电动汽车成功实现。来源：维库电子市场网

从1952年安全气囊概念的提出到1980年真正将安全气囊应用在汽车上，在当时科技力量还不那么发达的时代，经过了28年风雨漫长的烘焙…安全气囊的应用大大降低了事故的伤害程度，提高了汽车的被动安全性，到如今已成了汽车的标配，成了一台汽车具备安全系数的最重要的标志。这么一个重要的安全设备，而如今危险也总在不经意间降临，作为一个安全意思不断提高的我们来说，都应该要知道安全气囊，知道其控制单元，知道解决方法…安全气囊控制单元：一、集成电源供应器专为车载等安全应用中的微控制器供电，可将输入电池电压转换为6V的前置稳压器输出TPS65381-Q1-用于安全关键型应用中的微处理器的多轨电源可监控所有稳压器输出、电池电压和内部电源轨上的欠压和过压情况。将独立于主带隙基准之外的第二带隙基准用于欠压和过压监控，以避免主带隙基准内的任何漂移没有被检测到。此外，还可执行稳压器电流限制和过热保护…在车载安全系统中具有广泛的应用…优势及特色：1.可在检测到任何系统故障时禁用安全路径或外部功率级的使能输出2.使能驱动输出，可在检测到任何系统故障时禁用安全处理路径或外部功率级3.包含一个具有接地短路和电池短路保护功能的传感器电源，能够为电子控制单元（ECU）外部的传感器供电二、安全MCU作为汽车级微控制器，承载着整个系统中心轴的地位①TMS570LS0332-16/32位RISC闪存微处理器一款高性能的汽车级微控制器系列的安全系统。安全架构包括步调一致的双CPU，CPU和内存内建自测试（BIST）逻辑，ECC双闪存和数据SRAM，奇偶校验，并带外围I/O回送功能，同时集成了ARMCortex-R4CPU，其提供了一个高效的1.66DMIPS/MHz，能够运行多达80MHz,提供高达132DMIPS的性能…优势和特点：1.内置自测试CPU和片上RAM、电压和时钟监控2.具有384KB和256KB的内置闪存（分别）和32KB的数据RAM,带有单比特纠错和双位错误检测3.闪存是一个64KB的数据总线接口实现的非易失性，电可擦除和可编程存储器，工作在3.3V电源输入（同一级别的I/O电源）的所有读取，编程和擦除操作②TMS470MF03107-16/32位RISC闪存微处理器汽车级16/32位精简指令集计算机（RISC）微控制器系列。利用高效率的Cortex®-M316/32位RISC中央处理单元（CPU）提供了高性能，由此实现了很高的指令吞吐量并保持了更加出色的代码效率…三、爆管驱动器由MCU通过SPI控制爆管驱动器（2通道、4通道、8通道）2通道爆管驱动器TPIC71002-Q1-汽车类两通道爆管驱动器一款适用于汽车应用气囊部署的双通道爆管驱动器。每个通道包括高侧与低侧开关，所提供的独立控制逻辑可防止不慎部署。高侧与低侧开关都支持内部电流限制与过温保护，为了避免能耗过大，每通道最大工作ON时间由可编程点火定时器限定。此外，还可使用电流限制寄存器在部署时通过开关对最大电流进行编程…在气囊爆管驱动器中绝对应用…优势和特点：1.两个逻辑输入可为启用/禁用部署提供独立安全逻辑、两个独立热保护高侧驱动器，可向每个爆管负载源出部署或诊断电流级2.每个部署环路采用寄存器设置单个点火电流定时器限制、点火电流定时器可监控每个部署环路部署时间的点火电流3.外部引脚连接至微处理器ADC电源时，可实现比例爆管电阻测量4通道爆管驱动器TPIC71004-Q1-汽车类四通道爆管驱动器一款适用于汽车应用气囊部署的4通道爆管驱动器，其IC寄存器可用于4通道配置、控制与状态监控。为了避免不慎部署，高低侧开关只有在采用适当配置排序、且部署控制器逻辑的多个输入达到标准水平时才可打开。该寄存器采用串行通信接口编程。优势和特点：1.为了避免过高功耗，每通道最大接通时间由可编程点火定时器限定2.延长部署时间会激活过温保护电路并终止部署。如果在部署时出现短路至接地的情况，这将启动热关闭保护机制来保护器件3.爆管引脚使用外部钳位器件，对于部署过程中动态短路接地造成的基板插入效应无需保护部署ASIC③八通道爆管驱动器TPIC71008-Q1-汽车类八通道爆管驱动器一款适用于汽车用气囊部署的8通道爆管驱动器。该器件的诊断功能可监控部署引脚电压，这使得高侧开关测试、低侧开关测试、爆管电阻测量、爆管电池或接地漏电测量或者任何爆管通道的漏电测量，延长部署时间会激活过温保护电路并终止部署…优势和特点：1.8个独立的热保护高侧驱动器，可为每个爆管负载提供部署或诊断其电流水平2.8个独立的雪崩电压及热保护低侧驱动器，可从每个爆管负载吸收部署或诊断其电流水平3.爆管引脚使用的减震装置并不需要保护ASIC不受由于动态短路或者接地而产生的基板插入效应所对其部署所带来的影响四、CAN收发器SN65HVDA540-Q1-具有I/O电平转换和电源优化的汽车类5VCAN收发器该器件设计和合格的汽车应用，并达到或超过了ISO11898高速CAN,提供了CAN收发器功能：差动发送能力，总线和差动接收能力，数据速率高达每秒1Mbps。同时包含了许多保护功能，提供设备和CAN网络的丰富性…优势及特色：1.ESD保护高达±12千伏（人体模型）的总线引脚2.高电磁兼容性（EMC）保护、欠压保护VIO和VCC及BUS故障保护-27V~40V3.TXD显性状态超时、RXD唤醒请求上锁CAN总线锁住，当无动力高总线输入阻抗

近年来，汽车中的电子成分不断提升，帮助提升燃油经济性，减少排放，增强安全、照明、车载网络及信息娱乐系统等。其中，汽车前照灯是安全驾驶的一个重要环节，安森美半导体创新及领先行业的汽车自适应前照灯系统（AdaptiveFront-lightingSystem,AFS）电机驱动方案克服传统前照灯的局限，帮助提升行车安全性。本文分析AFS的特性，介绍安森美半导体的AFS方案，以及应用设计要点，帮助客户应用汽车AFS方案。自适应前照灯系统（AFS）的应用优势及工作原理传统汽车前照灯的灯光跟车身方向始终一致，在汽车转弯时无法有效照明弯道内侧的盲区，如果弯道内侧恰好存在人或物体，而车速又未恰当降低，则会带来安全隐患，如图1所示。相比较而言，AFS功能可以提供旋转（swiveling）调节效果，能够根据方向盘的角度转动，把有效的光束投射到驾驶者需要看清的前方路面上，帮助降低安全隐患。图1:AFS功能的旋转调节（左图）及水平调节（右图）照明效果。除了能够进行动态旋转调节，AFS功能还能提供动态水平高度调节。此功能根据负载轴传感器的信号来调节前照灯的水平高度，可以适应不同的负载及不同的斜坡环境。如图1右侧中，上图是AFS功能在正常水平条件下的灯光投身效果，中图是在汽车启动或上坡时路面颠簸条件下灯光上扬效果，下图是在刹车或下坡条件下的灯光水平下沉照明效果。可见AFS可根据车身水平倾斜情况动态调节灯光高度，改善照明效果，增强安全性。AFS工作原理结构图分别如图2和图3所示。图2:AFS的工作原理结构图。图3:AFS的工作原理结构图（续）。步进电机驱动器的安放位置选择汽车AFS的旋转及水平高度调节，是各使用一个步进电机来实现的，电机根据车辆四周的众多传感器反馈的数据作出反应，故设计人员需要采用适合的步进电机驱动方案，且安放在适合的位置。控制AFS功能的步进电机驱动器的安放位置有两种选择。一种方法称为直接驱动，典型产品如NCV70522。这种方案中，步进电机驱动芯片安装在跟主微控制器（MCU）同一印制电路板（PCB）上。此电路板离前照灯部件及相关步进电机较远，而每个电机需要与对应的信号连接。另一种方法是机电一体化，典型产品如AMIS-30623。在这种方法中，步进电机驱动IC能够直接安装在步进电机结构内，仅需共享地线与LIN总线信号连接。这种方法极为有益，因为MCU与机电一体化模块的接口连接只需要低电磁兼容性的总线。机电一体化方法采用模块化设计，前照灯组件的维修保养方便，好处明显。这两种方法的结构示意图如图4所示。图4:两种不同的步进电机驱动器安放方法。安森美半导体主要AFS步进电机驱动器产品及关键特性安森美半导体提供多种多样的步进电机驱动器产品，如AMIS-30621、AMIS-30623、NCV70627、NCV70521及NCV70522等。这些产品中，AMIS-30621、AMIS-30623及NCV70627采用LIN通信，而NCV70521及NCV70522采用SPI通信。其中，AMIS-30623是一款单芯片微步进电机驱动器。它是通过LIN建立与主机远程连接的专用机电一体化方案。该芯片通过总线接收定位指令，随后驱动电机线圈到所需位置，可配置电流、速度、加速度和减速度等参数。该芯片自带电机堵转侦测。图5:AMIS-30623的工作原理示意图。NCV70522则是一款带稳压器及看门狗功能的SPI通信步进电机驱动IC.这单芯片微步进电机驱动器具有输出电流选择性、SPI接口、嵌入式5V稳压器和看门狗复位等特性。该芯片接收通过一个输入引脚脉冲信号启动“下一步微步”命令，输出线圈电流、微步数等参数。集成的SPI总线允许参数设定及诊断反馈。NCV70522的典型应用电路图如图6所示。图6:NCV70522典型应用电路图。NCV70522应用设计要点我们以NCV70522为例，介绍这芯片在AFS应用中的设计要点。NCV70522的控制要素包括步幅模式、NXT输入及电机运转方向（DIR）控制等。1）SLA信号特性NCV70522包含速度及负载角（SLA）输出，配合创建停转检测算法及控制环路，以根据电机的反电动势（BEMF）来调节转矩和速度。2）SPI寄存器NCV70522采用标准4线SPI通信（CLK,CSB,DI,DO），包含3个8位控制（Control）寄存器（0,1,2）和4个8位状态（Status）寄存器（0,1,2,3）。3）复位CLR引脚为低电平（0）时，器件在正常模式；CLR引脚为高电平（1）时，器件复位。复位号器件内部寄存器值被清除为初始化值。4）设置线圈输出电流NCV70522提供多种输出电流模式，可以通过SPI来对寄存器CUR[4:0]设定来选择。更改后的电流会在下一个脉宽调制（PWM）周期更新。5）步幅设定NCV70522提供从整步到32微步共7种中模式供选择，可以通过SPI对寄存器SM[2:0]来设定。6）NXT控制NXT信号用于控制电机的步幅（step）位置，根据电流表对应的Ix和Iy信息，进入下一步（step）。即使电机运转没有启用时，step位置一样被改变，只是Ix，Iy不输出。7）堵转检测AFS应用中步进电机有时可能会堵转。一旦电机堵转，电子控制单元（ECU）将失去前照灯位置的跟踪信息并作出不恰当的反应，滋生极严重的安全问题，所以AFS应用中堵转检测是必不可少。NCV70522微步步进电机驱动器透过SLA引脚提供BEMF输出，这表示它能实时进行停转检测计算，并根据不同条件来调节检测等级。具体而言，此BEMF电压在每个所谓的“线圈电流过零”期间采样。每个线圈在每个电气周期内存在2个零电流位置，因而每个电气周期共有4个过零观察点，故可以测量4次BEMF.如果4个“线圈电流过流点”中有2个SLA电平低于1.5V，那么就处于堵转状态。我们需要连续2个以上的电气周期都认定为堵转才为真正堵转。图7:NCV70522的堵转检测功能。总结：自适应前照明系统（AFS）在智能汽车电子产品中应用越来越广泛，通过驱动步进电机来实时控制灯光角度调整，能有效地增加驾驶的安全性。安森美半导体针对AFS系统的步进电机开发了一系列驱动芯片，为客户的设计增强汽车的安全性。本文介绍了AFS特性、驱动IC以及方案设计要点，特别是步进电机驱动难点-堵转检测的剖析，帮助客户快速、准确地开发有效的AFS方案。参考资料：1、NCV70522数据手册2、《安森美半导体在AFS应用上的解决方案及设计要点》网上研讨会来源：维库电子市场网

电子驻车制动系统（EPB）指将行车过程中的临时性制动和停车后的长时性制动功能整合在一起，并且由电子控制方式实现停车制动的技术。为了能够获取各车辆已施加的理论驻车压力，并监控各车辆一体化执行机构的工作状态，防止驻车电机长时间工作在大电流状态，防止驻车电机过热烧毁，EPB一般配有驻车车电流采集节点，并通过CAN总线将驻车电流发送给中央控制节点（ECU）。文中主要介绍了基于AD574A的驻车电流采集节点的接口设置、采集方法及软件设计。1系统硬件设计驻车电流采集节点的硬件电路设计包括CAN总线通讯电路设计与车速采集电路设计两部分，如图1所示。图1系统硬件接口原理图1）CAN总线通讯电路设计CAN总线通讯电路设计时，CAN控制器使用由广州致远电子有限公司出品的CTM1050T,微控制器使用AT89S52。2）电流采集硬件设计电流采样通过AD574A进行，该芯片是美国AD公司生产的12位高速逐次逼近型模/数变换器，非常适合高精度快速采样系统的使用。对于驻车电流的采集，考虑到为了控制电机转动方向，驻车电流的方向可变，故利用AD574A双极性输入，分为8位和4位两次输出。AD574A的信号组合功能如表1所示。表1AD574A的信号组合功能根据AD574A的信号组合功能表，AD574A有两个选口地址，由A0区分。如图1所示，对外部地址0x8fff写操作可启动12位A/D转换，而读0x9fff地址可读得高8位数字量输出，读地址0xdfff则可读取低4位的数字量输出。被测信号则由13及9脚引入。在电路的连接过程中，模拟地与数字地即9及15脚必须共地，否则不能完成转换。与AD574A的第12脚和10脚连接的两个100欧的电位计分别用于调整芯片的零点和满量程，首先令输入电压也应为-5V,此时调节芯片12脚所接电位计R2,使转换后输出数字量在0000H~0001H间跳动；然后令输入电压为+5V,此时调节芯片10脚所接电位计R1并测量分压电阻两端的电压，使转换后输出的数字量在0FFEH~0PPFH之间跳动。在设计硬件电路时要十分注意的一点就是AD574A的数据输出线与单片机数据总线的连接方式应将高8位DB4到B11接到数据总线的D0到D7,而低4位DB0到DB3接到数据总线的高4位D4到D7。如果接错的话就不能读取正确的转换结果，而且还很容易烧坏芯片。硬件系统是通过在电路中串入分压电阻，然后测量端电压转换成数字信号后，由单片机运算得到实时的电流值的。但由于驻车制动的最大工作电流25A,因此分压电阻的阻值必须很小才能保证不被烧毁，因此系统采用0.0075Ω的电阻。2系统软件设计1）驻车电流采集软件设计鉴于前述的驻车电流的采集方法，根据接口设计及时序要求，系统设计了基于该方法的驻车电流采集节点，驻车电流采集的主程序流程图如图2所示。图2电流测试软件流程框图2）CAN总线ECU数据接收设计中央控制节点按照已定义的通讯机制，利用定时器0中断，定时读取向CAN总线发送的采集驻车电流数据帧。各参数采集节点同时接收到该帧后，将本节点缓冲区内的采集信息，按定义好的优先级依次返回给中央控制节点。中央控制节点接收到参数采集节点的返回信息后，更新缓冲区内的数据。图3是驻车电流采集节点的中断程序流程图。图3驻车电流采集节点的中断程序流程图3系统仿真实验由于实验条件的约束，在无法以真车实验的形式获得车速传感器的脉冲值之前，进行了系统仿真实验（汽车台架实验）。测试过程中，利用电机带动负载，模拟变化的驻车制动电流，通过返回数据验证电流的采集的正确性。利用PC上位机通过CAN232B智能PC-CAN总线接口卡进行CAN总线调试。GY8501CAN232B智能PC-CAN总线接口卡是带有1路CAN接口和一路RS232接口的智能型CAN总线接口卡，可进行双向传送。接口卡可以被作为一个标准的CAN节点，是CAN总线产品开发、CAN总线设备测试、数据分析的强大工具。CAN232B设备中，CAN总线电路采用独立的DCDC电源模块，进行光电隔器具有很强的抗干扰能力，保证了测试的可靠性和抗干扰性。CAN232B产品可以利用厂家提供的CANTools工具软件，直接进行CAN总线的配置，发送和接收。通过对所设计的基于CAN总线的电子驻车电流采集节点进行调试，该节点均能正常工作，参数采集准确，CAN总线发送与接收报文正确，并实现了预期的设计功能。4结束语测试结果表明，该系统能实时采集驻车电流，控制相关驻车系统。该系统的应用延长了电子驻车制动系统的使用寿命，使电子驻车系统更加节能、经济。来源：维库电子市场网

本文为某电动汽车的一款集成TPMS功能的仪表盘设计方案，该设计将TPMS接收器以子板的形式在仪表盘上实现，降低了独立安装的成本和不便，同时可方便安装和拆卸，以满足不同电动汽车配置的要求。根据TPMS、仪表盘的工作原理及其集成方式分析了系统结构、TPMS天线设计和仪表盘软件设计。采用SP37设计TPMS发射器，通过独特的天线设计解决了发射效率和使用寿命的问题，通过设计自适应控制算法解决了仪表盘指针平滑运转的问题。仪表盘是一个多方位的汽车信息显示平台，它是驾驶员与汽车进行信息交流的窗口，电动汽车仪表盘是一种适应电动汽车电子化、数字化、信息化发展的高新技术产品，作为一个多信息显示平台，显示车速、档位状态、电机转速、电机状态、电池组状态等其他电动汽车特定的信息，同时实现电机故障报警、电池组低压、不均衡报警等功能。TPMS（TirePressureMonitoringSystem）是汽车轮胎压力监视系统，用于在汽车行驶时对轮胎气压及温度进行实时自动监测，以保障行车安全，属于汽车主动安全部件。目前得到广泛应用的是直接式TPMS,它利用安装在每一个轮胎里的以锂电池为电源的压力传感器直接测量轮胎的气压，并通过无线电频率调制发射到安装在驾驶台的接收器及监视器上。由于汽车结构和内饰的限制，TPMS的接收器和监视器的安装位置成为一个比较困难的问题，目前有两种解决方案，一种是电池供电或汽车点烟器供电的独立接收器和监视器，一种是将接收器和监视器集成在导航仪或多功能内后视镜或仪表盘中。第一种方式由于安装位置不固定，在行驶时存在安全隐患，且会带来一定的成本问题，但由于独立性强，可以适用于各种车型；第二种方式安装位置固定，且能降低成本，但需要定制来满足集成要求，不具有适用性。通过在仪表盘中以子板的形式集成TPMS接收器，在仪表盘上实现轮胎温压的接收，通过仪表盘LCD、LED及蜂鸣器进行轮胎温压的数据显示及报警，避免TPMS接收器和监视器的独立设计和安装。同时可根据不同车型的要求方便地加载或卸载TPMS接收器。1系统结构系统包括4个TPMS发射器和仪表盘两个部分，发射器的MEMS芯片是TPMS系统的核心，本方案采用英飞凌的SP37设计TPMS发射器，负责完成气压、温度、电量和加速度的检测，并通过无线调制将数据发送到接收器。信息的采集和显示是仪表盘的核心功能，其显示接口包括步进电机及其指针、LED、LCD和蜂鸣器，仪表盘以子板的形式集成TPMS接收器，在仪表盘上实现轮胎温压的接收，通过LCD、LED及蜂鸣器进行轮胎温压的数据显示及报警，避免TPMS接收器和监视器的独立设计和安装。当某轮胎的温度或压力低于一定阈值时可以通过LED和蜂鸣器声光报警，通过仪表盘上的模式按键可以查看4个轮胎的温度和压力值，同时可根据不同车型的不同要求方便地加载或卸载TPMS接收器。其系统结构如图1所示。图1系统结构图2TPMS发射器设计本方案采用英飞凌的SP37设计TPMS发射器，做为集成胎压传感器、MCU和射频发射器的MEMS芯片，SP37完成气压、温度、电量和加速度的检测，并通过无线调制将数据发送到接收器，具体功能设计部分在此不再赘述，文中重点介绍下发射器的天线设计要点。发射器的天线设计是发射器设计的关键，决定了整个TPMS系统的准确性和实时性，同时也决定了发射器的使用寿命。如果由于发射天线设计不当，那么内置式的胎压监测发射器将通过提高发射频次的方法来提高系统的准确性和实时性，这将极大地消耗电池电量，从而减少使用寿命。本文通过采用辐射金属片异形天线实现无线数据的发射，其长度接近发射器无线发射频率的1/4波长，通过改变发射器金属片天线的厚度、形状和长度来提高无线发射效率，降低发射功率，延长发射器电池的使用寿命，该金属片天线直接注塑到发射器外壳内，在制作发射器外壳时置入其中，只有天线的发射端与接地端与电路板相连，从而减小发射器厚度并降低生产成本，天线本身受外壳塑料包覆，能耐受轮胎内部的高温高压，且不会因为受到轮胎的高速旋转而变形，具有高度的可靠性和稳定性。3仪表盘设计汽车电子电控单元软件设计的工作量占其整个产品设计的80%,所以文中重点介绍下仪表盘的软件设计要点，步进电机控制是仪表中量表显示的核心功能，下面以步进电机控制算法为例介绍下仪表盘的软件设计。文中所设计仪表盘采用步进电机驱动指针进行车速、工作电流、电池组电压的显示，由于步进电机存在最小步距角的限制，且没有位置反馈，很容易出现抖动、过冲、失步、信息指示不准确一系列问题，本文通过在底层控制上运用细分技术和加减速控制技术，在微观的层面上实现对步进电机的单步和单段控制，并且在底层控制技术的基础上进一步设计自适应控制算法，实现长时间跨度上的步进电机连续控制，保证步进电机式汽车仪表盘各个指针在整个工作时间段内、各种工况下的平稳运转。具体算法设计如下：首先根据汽车仪表应用的最小细分粒度需求设计步进电机线圈电流正弦规律变化的细分控制表，通过调节控制表索引步距实现对底层步进电机的细分控制；在指针调度控制上，以可变长时间槽的形式划分调度周期对指针进行分时段控制，设计指针在单个调度周期内的转动方式为加速启动、匀速运转、减速停止、惯性消止4个阶段。通过在转动角速度控制、指针位置更新、线圈电流调节步距、运转调度周期时长、启动加速度、停止减速度、惯性消止时间上进行设计，实现了汽车仪表盘各个指针的平稳启动和停止，实现对快速变化信息的迅速响应以及对缓慢变化信息的平滑反映，可以快速启动和平稳停止且在低速运转时无抖动。算法流程如图2所示。图2步进电机自适应控制流程图4结束语文中分析了集成TPMS功能的电动汽车仪表盘的系统结构，介绍了TPMS发射器的天线设计，分析了仪表盘步进电机自适应控制算法的设计，该仪表盘经装车试验，运行稳定，功能可靠，现已经进入小批量预生产阶段，具有很高的实用价值。来源：维库电子市场网

作为汽车发动机冷却系统的重要构成部分之一，汽车电子水泵的作用是通过对冷却液进行加压，保证其在冷却系统中循环流动，来加速热量的散发。目前汽车电子水泵开始采用直流无刷电机，寿命长，可24小时持续工作。品佳集团推出基于ONLV8907UW的汽车电子水泵解决方案。LV8907UW是一个三相，无传感器（Sensor-less）无刷直流马达控制芯片。三相控制是基于侦测马达反电动势（BEMF）过零点的方波/梯形波控制方式，该芯片的软切换技术可达到梯形波或类正弦波电流波形，进一步降低电磁噪声。可有效缩短客户的开发周期，主要用在以下几个方面：GUI调试界面：►场景应用图►产品实体图►展示版照片►方案方块图►核心技术优势（1）AEC−Q100QualifiedandPPAPCapable.（2）OperatingJunctionTemperatureUpto175°C.（3）EmbeddedProprietarySensor−lessTrapezoidalandPseudo−sinusoidalCommutation.（4）Two−stageChargePumpforContinuous100%DutyCycleOperation（5）SupportsOpen−loopaswellasClosed−loopSpeedControl►方案规格（1）输入电压：5.5V-20V（2）支持LinBus（3）驱动方式：梯形波控制（4）Package：48-pinSQFP(7mmx7mm)来源于大大通。

简介为汽车电子系统供电时，不但需要满足高可靠性要求，还需要应对相对不太稳定的电池电压，具有一定挑战性。与车辆电池连接的电子和机械系统具有差异性，可能导致标称12V电源出现大幅电压偏移。事实上，在一定时间段内，12V电源的变化范围为–14V至+35V，且可能出现+150V至–220V的电压峰值。其中有些浪涌和瞬变在日常使用中出现，其他则是因为故障或人为错误导致。无论起因为何，它们对汽车电子系统造成的损害难以诊断，修复成本也很高昂。通过总结上个世纪的经验，汽车制造商对会干扰运行、造成损坏的电子状况和瞬变进行了分类。国际标准化组织(ISO)对这些行业知识进行编译，制定出适用于道路车辆的ISO16750-2和ISO7367-2规范。汽车电子控制单元(ECU)使用的电源至少应该能够承受这些状况，且不造成损坏。至于关键系统，则必须保持其功能性和容差。这需要电源能够通过瞬变调节输出电压，以保持ECU运行。理想情况下，完整的电源解决方案无需使用保险丝，可以最大限度降低功耗，且采用低静态电流，在不耗尽电池电量的情况下，支持系统始终保持开启。ISO16750-2汽车电子系统面临的状况ADI公司发布了多份刊物，详细介绍ISO7367-2和ISO16750-2规范，以及如何使用LTspice®模拟这些规范。在最近的迭代中，ISO7367-2电磁兼容规范主要介绍来自相对较高的阻抗源（2Ω至50Ω）的大幅度(>100V)、短时持续（150ns至2ms）瞬变。这些电压峰值通常可以使用无源组件消除。图1显示定义的ISO7367-2脉冲1，以及增加的330μF旁路电容。电容将尖峰幅度从–150V降低至–16V，完全在反向电池保护电路支持的范围内。ISO7367-2脉冲2a、3a和3b的能耗远低于脉冲1，所需的抑制电容也更少。图1.ISO7367-2：带和不带330μF旁路电容的脉冲1。ISO16750-2主要介绍来自低阻抗源的长脉冲。这些瞬变无法轻松过滤，通常需要使用基于稳压器的主动式解决方案。一些更具挑战性的测试包括：负载突降（测试4.6.4）、电池反接（测试4.7）、叠加交变电压测试（测试4.4），以及发动机启动工况（测试4.6.3）。图2显示了这些测试脉冲的视图。ISO16750-2中所示条件的差异性，加上ECU对电压和电流的要求，通常需要合并使用这些方案，以满足所有要求。负载突降负载突降（ISO16750-2：测试4.6.4）属于严重的瞬态过压，模拟电池断开，但交流发电机提供大量电流的情况。负载突降期间的峰值电压被分为受抑制电压或未受抑制电压，由3相交流发电机的输出是否使用雪崩二极管来决定。受抑制的负载突降脉冲限制在35V，不受抑制的脉冲峰值范围则为79V至101V。无论是哪种情况，因为交流发电器定子绕组中存储了大量电磁能量，所以可能需要400ms进行恢复。虽然大部分汽车制造商使用雪崩二极管，但随着人们对可靠性的要求不断增高，使得一些制造商要求ECU的峰值负载突降电压必须接近未受抑制情况下的电压。解决负载突降问题的解决方案之一就是添加瞬变电压抑制器(TVS)二极管，从局部箝位ECU电源。更紧凑、容差更严格的方法则是使用主动浪涌抑制器，例如LTC4364，该抑制器以线性方式控制串接的N通道MOSFET，将最大输出电压箝位至用户配置的水平（例如，27V）。浪涌抑制器可以帮助断开输出，支持可配置限流值和欠压锁定，且可使用背靠背NFET提供通常需要的反向电池保护。对于线性稳压功率器件，例如浪涌抑制器，存在的隐患在于，在负载突降期间限制输出电压，或者在短路输出期间限制电流时，N通道MOSFET可能功耗较大。功率MOSFET的安全工作区域(SOA)限制最终会限制浪涌抑制器能够提供的最大电流。它还给出了在N通道MOSFET必须关闭，以避免造成损坏之前，必须保持稳压的时长限制（通常使用可配置定时器引脚设置）。这些SOA导致的限制随着工作电压升高变得更加严重，增加了浪涌抑制器在24V和48V系统中使用的难度。更具扩展性的方法使用降压稳压器，该稳压器可在42V输入下运行，例如LT8640S。开关稳压器与线性稳压器不同，并无MOSFETSOA限制，但显然它更加复杂。降压稳压器的效率支持实施大电流操作，其顶部开关则允许输出断开，并支持电流限制。至于降压稳压器静态电流问题，已由最新一代器件解决，这些器件仅消耗几微安电流，在无负载条件下也保持稳压。通过使用SilentSwitcher®技术和展频技术，开关噪声问题也得到大幅改善。此外，有些降压稳压器能按100%占空比运行，保证顶部开关持续开启，通过电感将输入电压传输到输出。在过压或过流条件下，会触发开关操作，以分别限制输出电压或电流。这些降压稳压器（例如LTC7862）作为开关浪涌抑制器使用，实现低噪声、低损耗操作，同时保持开关模式电源的可靠性。图2.一些更严格的ISO16750-2测试的概述。反向电压当电池终端或跳线因为操作员故障反向连接时，会发生反向电压条件（也称为反向电池条件）。相关的ISO16750-2脉冲（测试4.7）反复对DUT施加–14V电压，每次60秒。关于此测试，有些制造商增加了自己的动态版本，在突然施加反向偏置(–4V)之前，先起始地为此器件供电（例如，VIN=10.8V）。快速研究数据手册后发现，很少有IC设计可以接受反向偏置，其中IC的绝对最小引脚电压一般限制在–0.3V。低于地的电压如果超过一个二极管的电压，会导致额外电流流过内部结，例如ESD保护器件和功率MOSFET的体二极管。在反向电池条件下，极化旁路电容（例如铝电解电容）也可能受到损坏。肖特基二极管可以防止反向电流，但在正常运行期间，正向电流更高时，这种方法会导致更大功耗。图3所示为基于串接P通道MOSFET的简单保护方案，这种方案可以降低功耗损失，但在低输入电压下（例如，发动机启动），因为器件阈值电压的原因，这种方案可能无法顺畅运行。更加有效的方法是使用理想的二极管控制器（例如LTC4376），以驱动串行N通道MOSFET，该MOSFET在负电压时切断输入电压。正常运行期间，理想二极管控制器调节N通道MOSFET的源漏电压降低到30mV或更低，将正向压降和功耗降低超过一个数量级（相比肖特基二极管）。图3.解决困难的ISO16750-2测试的不同方法。叠加交变电压叠加交变电压测试（ISO16750-2：测试4.4）模拟汽车的交流发电器的交流输出的影响。正如名字所示，正弦信号在电池轨道上叠加，峰峰值幅度为1V、2V或4V，具体由严重程度分类决定。对于所有严重性等级，最大输入电压为16V。正弦频率以对数方式排列，范围为50Hz至25kHz，然后在120秒内回到50Hz，总共重复5次。本测试会导致在任何的互连滤波器网络内产生大幅度谐振低于25kHz的电流和电压摆幅，。它也会使开关稳压器出现问题，其环路带宽限制使其难以通过高频率输入信号进行调节。解决方案就像是中间整流元件，例如功率肖特基二极管，但对于反向电压保护，这并不是一种解决问题的好方法。在这种情况下，理想的二极管控制器无法像在反向电压保护应用中一样发挥作用，因为它无法足够快速地开关N通道MOSFET，以和输入保持同步。栅极上拉强度是其中一个限制因素，一般因为内部电荷泵限制在20μA左右。当理想的二极管控制器能够快速关闭MOSFET时，开启速度会非常慢，不适合对极低频率以外的情况实施整流。更合适的方法是使用LT8672主动整流器控制器，该控制器可以快速开关N通道MOSFET，以按高达100kHz的频率整流输入电压。主动整流器控制器是带有两个重要附加器件的理想二极管控制器：一个由输入电压增压的大型电荷存储器，一个快速开关N通道MOSFET的强劲栅极驱动器。与使用肖特基二极管相比，这种方法可以降低功率损失达90%以上。LT8672也和理想的二极管控制器一样，保护下游电路不受电池反接影响。启动工况发动机启动工况（ISO16750-2：测试4.6.3）属于极端欠压瞬变，有时候指代冷启动脉冲，这是因为在更低温度下，会发生最糟糕的电池压降。特别是，当启动器启动时，12V电池电压可能立刻降低到8V、6V、4.5V或3V，具体由严重程度分类决定（分别为I、IV、II和III级）。在有些系统中，低压差(LDO)线性稳压器或开关降压稳压器足以支持电源电轨应对这些瞬变，只要ECU电压低于最低的输入电压。例如，如果最高的ECU输出电压为5V，且其必须达到严重程度等级IV（最低输入电压6V），那么使用压差低于1V的稳压器即可。发动机启动工况电压最低的分区只能持续15ms至20ms，所以大型旁路电容之后的整流器件（肖特基二极管、理想的二极管控制器、主动整流器控制器）可能能够经受这部分脉冲，如果电压净空短暂地下降至低于稳压器压降差。但是，如果ECU必须支持高于最低输入电压的电压，则需要使用升压稳压器。升压稳压器可以在高电流电平上，有效保持来自低于3V的输入的12V输出电压。但是，升压稳压器还存在一个问题：从输入到输出的二极管路径无法断开，所以自然地电流在启动时或者短路时不受限。为了防止电流失控，专用的升压稳压器（例如LTC3897控制器）集成浪涌抑制器前端来支持输出断开和限流，以及在使用背靠背N通道MOSFET时提供反向电压保护。这个解决方案可以利用单个集成电路解决负载突降、发动机启动和电池反接，但是可用电流受浪涌抑制器MOSFET的SOA限制。4开关降压-升压稳压器通过共用的电感来联合同步降压稳压器和同步升压稳压器，以消除此限制。这种方法可以满足负载突降和发动机启动工况测试的要求，且电流电平或脉冲持续时间不会受到MOSFETSOA限制，同时还保有断开输出和限流的能力。降压-升压稳压器的开关操作由输入和输出电压之间的关系决定。如果输入远高于输出，升压顶部开关持续开启，降压功率级则降低输入。同样，如果输入远低于输出，降压顶部开关持续开启，升压功率级则增高输出。如果输入和输出大致相等（在10%至25%之间），那么降压和升压功率级会以交错方式同时开启。如此，可以通过仅对高于、约等于或低于输出的输入电压实施稳压所需的MOSFET限制开关，分别最大化各个开关区域（降压、降压-升压、升压）的效率。ISO16750-2解决方案汇总图3汇总介绍了应对负载突降、反向输入电压、叠加交变电压和发动机启动工况测试的各种解决方案，以及各种方案的优缺点。可以得出几个关键结论：►漏极面向输入的串接N通道MOSFET极其有用，因为它可用于限流和断开输出，无论是它被用作开关（例如，在降压功率级中）或线性控制器件（例如，在浪涌抑制器中）。►涉及反向输入保护和叠加交变电压时，使用N通道MOSFET作为整流组件（面向输入的源极）可以大幅降低功率损失和压降（与使用肖特基二极管相比）。►相比线性稳压器，使用开关模式电源更合适，因为它可以消除功率器件的SOA导致的可靠性问题和输出电流限制。它可以无限调节输入电压极限值，而线性稳压器和无源解决方案本身存在时间限制，这种限制会令设计更加复杂。►升压稳压器可能需要使用，也可能不需要使用，具体由启动工况的分类和ECU（必须提供的最高电压是多少）的详情决定。如果需要升压稳压，那么4开关降压-升压稳压器会将上述需要的特质融合到单个器件中。它可以在高电流电平下，有效调节严重欠压和过压瞬变，以延长持续时间。从应用的角度来看，这使其成为最可靠和简单的方法，但其设计复杂性也会增加。然而，典型的4开关降压-升压稳压器存在一些缺点。其一，不能自然提供反向电池保护，必须使用额外电路来解决这个问题。4开关降压-升压稳压器存在的主要问题在于：它的很大部分运行寿命都消耗在效率更低、噪声更高的降压-升压开关区域。当输入电压非常接近输出电压(VIN~VOUT)时，所有4个N通道MOSFET都会主动开启，以保持稳压。随着开关损耗增大，以及使用最大的栅极驱动电流，效率降低。当降压和升压功率级热回路都启用，稳压器输入和输出电流出现断续，这个区域内的辐射和导电EMI性能会受到影响。4开关降压-升压稳压器可以调节偶然出现的大幅度欠压和瞬态过压，但需要使用高静态电流、降低效率，并且在更常见、常规的转换区域产生更高噪声。带通工作模式提供高效率和EMI性能降压-升压区域LT8210是4开关降压-升压DC/DC控制器，可以按照惯例使用固定输出电压运行，且支持新Pass-Thru™工作模式（图4），可以通过可配置的输入电压窗口消除开关损失和EMI。该控制器在2.8V至100V范围内运行，可以调节发动机启动期间最严重的电池压降，也可以调节未受抑制的负载突降的峰值幅度。它本身提供–40V反向电池保护，通过增加单个N通道MOSFET实现（图5中的DG）。图4.支持带通模式的降压-升压控制器解决了汽车标准测试带来的许多问题。在带通模式下，当输入电压在窗口之外时，输出电压被调节至电压窗口的边缘。窗口顶部和底部通过FB2和FB1电阻分压器配置。当输入电压在此窗口之内时，顶部开关（A和D）持续开启，直接将输入电压传输至输出。在不开关状态下，LT8210的总静态电流降低至数十微安。不开关意味着没有EMI和开关损失，所以效率高达99.9%以上。对于两方面都想实现最佳效果的人来说，可以使用LT8210，它可以通过切换MODE1和MODE2引脚，在不同的工作模式之间切换。换句话说，LT8210在某些情况下可以作为具有固定输出电压（CCM、DCM，或BurstMode™）的传统的降压-升压稳压器运行，然后，在应用条件变化时，转而采用带通模式。对于常开系统和启停应用而言，这个特性非常有用。图5.这个3V至100V输入降压-升压控制器以8V至17V带通输出运行。带通性能图5所示的带通解决方案将窗口中8V和17V的输入传输至输出。当输入电压高于带通窗口时，LT8210将该电压降低至经过调节的17V输出。如果输入降低至低于8V，LT8210将输出电压升高至8V。如果电流超过电感限流或设置的平均限流（通过IMON引脚），作为保护特性在带通窗口中触发开关操作以控制电流，。图6、图7和图8分别显示LT8210电路对负载突降、反向电压和启动工况测试做出的反应。图9和图10显示在带通窗口下，实现的效率改善和可以实现的低电流操作（低电流时的效率令人惊讶）。图11显示带通模式和CCM操作之间的动态转换。关于此电路的LTspice模拟，以及最严格的ISO16750-2测试脉冲的加速版本，请参考：analog.com/media/en/simulation-models/LTspice-demo-circuits/LT8210_AutomotivePassThru.asc。图6.对未受抑制的负载突降的带通响应。图7.LT8210对电池反接的响应。图8.对发动机冷启动的带通响应。图9.CCM和带通操作的效率。图10.在带通模式(VIN=12V)下，无负载输入电流。图11.带通和CCM操作之间的动态转换。结论为汽车电子系统设计电源时，LT82104开关降压-升压DC/DC控制器通过其2.8V至100V输入工作范围、内置的反向电池保护和其新带通工作模式，提供出色的解决方案。带通模式可以改善降压-升压操作，实现零开关噪声、零开关损失，以及超低的静态电流，同时将输出调节至用户配置的窗口水平，而不是固定电压。输出电压的最小和最大值与例如负载突降和冷启动期间的大幅度瞬变相绑定，没有MOSFETSOA或者由线性状况导致的电流或时间限制。新型LT8210控制方案支持在不同的开关区域（升压、降压-升压、降压和不开关）之间实现干净快速的瞬变，因此能够调节输入中的大信号和高频率交流电压。LT8210可以在带通操作模式和传统的固定输出电压、降压-升压操作模式（CCM、DCM或Burst模式）之间切换并保持运行，固定输出可以设置为带通窗口中的任何电压（例如，在8V至16V窗口中，VOUT=12V）。这种灵活性使得用户能够在带通和常规的降压-升压操作之间切换，利用带通模式的低噪声、低IQ和高效率操作，在CCM、DCM或Burst模式下实现更精确的稳压和更出色的瞬态响应。转载自电子技术应用。

在现代汽车嵌入式系统中，高度安全的数据存储是必不可少的，尤其是在面对日益高明的网络攻击时。本文将介绍设计师正确使用闪存的步骤。对电子嵌入式系统的安全和安全保障需求从未有今天这样强烈。随着汽车的自动化程度不断提高，我们需要提高其安全保障水平，防止它们被黑客攻破。对于采用大量机器人与物联网（IoT）设备，需要处理敏感数据的工厂来说，同样如此。对所有此类嵌入式系统来说，非易失性闪存存储器必不可少。闪存可用作代码存储、文件系统存储或直接运行代码的微控制器单元（MCU）存储器。如果要实现系统安全性，必须首先确保系统使用的闪存存储器是安全的。本文探讨闪存存储器的安全需求，帮助开发人员为汽车、工业和通信应用构建安全有保障的嵌入式系统。闪存存储器的使用方式如果我们仔细观察现代汽车的电子系统，我们会发现闪存在整车上都得到广泛使用。随着系统的复杂性增加，我们需要更大容量的代码存储和数据存储。车内的所有子系统，包括高级驾驶辅助系统（ADAS）、仪表系统（即将与信息娱乐合并）、传动和车身系统，都需要嵌入式系统才能实时运行。所有这些嵌入式系统都需要某种类型的闪存存储器，用作代码存储和数据存储。例如，图1所示的是一个使用多个NOR闪存器件的ADAS子系统。图1.该ADAS子系统使用多个NOR闪存在当今的ADAS应用中，复杂的算法和人工智能流程依赖在闪存存储器中存储的代码和数据来运行。存储必须提供故障安全和安全保障，因为系统故障或恶意攻击可能导致严重的人身伤害乃至身故。在工业和网络应用中，也存在对存储解决方案的类似安全与安全保障需求。在互联互通程度不断提高的大背景下，黑客能突破任何与互联网相连的薄弱实体，窃取敏感信息，或者将被攻破的设备当作跳板，在整个网络中的其他地方发起攻击。因此，构建有安全保障的系统，避免发生这种类型的攻击，变得至关重要。有安全保障的闪存存储多年来，闪存存储器厂商一直提供纯粹的数据存储。对于这些应用，耐久度和保持能力是衡量闪存存储器质量的两大指标。安全保障并非是对这类型闪存器件的要求，这就意味着存储在闪存上的数据要么完全不受保护，要么使用未经认证的命令进行保护。例如，一些闪存器件通过正常命令集提供基本的保护功能，例如针对编程或擦除操作对扇区提供非易失性或易失性保护、针对编程或读取操作的密码保护等。这些功能虽是好功能，但不足以抵御手段高明的攻击。如果黑客能够访问闪存器件的总线接口，他们就能轻易地提取或修改设备上的数据。为了保障安全，闪存器件必须保护存储的代码和数据免受多种手段的攻击。下面总结了闪存存储设备需要加以防范的几种攻击。中间人（MIM）攻击MIM攻击中的黑客常模仿通信信道的发送方，发送命令或消息给另一侧，以窃取或修改数据（图2）。因此，有必要认证主机和闪存设备间的每一条消息。认证可通过在主机和闪存上使用公共密钥，生成伴随实际消息的消息认证码（MAC）来实现。接收方可以在对消息采取行动之前先验证MAC。图2.中间人攻击常模仿通信的信道发送方发送命令或消息，最终目的是窃取或修改数据为了防止在密钥受损时系统被永久破坏，通常需要使用临时密钥。临时密钥会在一定时间或在一定次数后失效。这样做的目的是尽可能避免密钥被破坏性物理分析（DPA）或其它迭代攻击等方法进行解密。另一种中间人攻击则是在一定时间以后重放截获的合法消息。为了防范重放攻击，主机和闪存设备必须使用累加计数器（值随每个消息递增）生成MAC。由于当前的累加计数器值与上一消息的值不同。重放相同的消息就不能通过MAC验证，克隆一些黑客可以使用先进的技术读取闪存芯片中的全部内容，通过非法克隆牟利。为了防范此类攻击，每个闪存芯片都必须拥有任何人都不能读取的唯一设备秘密（UDS）。UDS值具有唯一性，是每个芯片内的真实随机值。一个芯片和另一个芯片中的UDS之间毫无关联。UDS可用于推导复合设备标识符（CDI），而这个标识符是生成可信计算工作组织（TCG）设备标识符组合引擎（DICE）规格定义的设备ID证书的基础。一般来说，设备也在CDI的基础上，为所有用主机导出的密钥生成别名私钥公钥对。这样就无需暴露设备ID的私钥。有了UDS和DICE流程后，由于UDS在物理上不可克隆，因此黑客就无法克隆设备。窃听被动侦听是另外一种已知的攻击方式。攻击者通过在总线上窃听，可从通过总线传输的数据中搜集敏感信息或机密情报。为保护重要数据，用户可选择在通过总线将数据发送到闪存设备，并存储数据前为数据加密。当主机从设备检索数据时，也应对数据进行加密处理，让潜在的黑客永远无机可乘。也许有人会说，加密方法不需要有安全保障的闪存存储解决方案，因为主机可以直接加密数据并将其存储到闪存中。只有主机才能解密数据。然而，这样做也有一定的缺点。其中之一是主机不能轻易地弃用加密密钥。例如，假设使用KeyA加密数据并将其存储在闪存中，后来用户发现KeyA已被攻破，就需要在系统上使用不同的密钥，即KeyB。这时，主机陷入两难境地：它不能直接弃用KeyA，因为它需要保留该密钥，才能解密从设备读取的数据。然而，如果KeyA被攻破，用户可能不想永久保留它。如果要使用新的数据加密密钥，用户不得不采取更复杂的措施。先擦除闪存上的原始加密数据，再用新加密的数据为闪存编程。这种操作在现场并非易事，且存在一定风险。另一方面，如果有安全保障的闪存能够提供加密和解密功能，它就能在其有安全保障的存储中安全地存放明文数据，并在将数据发回给主机之前进行加密处理。如果当前的加密密钥被攻破，主机可以简单地与设备交换新的密钥。存储中的数据保持完整且有安全保障，与存储加密数据相比，是一种简单得多的方法。保护措施下面介绍开发安全闪存存储的各个步骤：提供灵活的存储器架构在现代的多核嵌入式系统中，多个MCU或硬件安全模块（HSM）可能可以访问同一个闪存存储。闪存设备有必要提供一种灵活的存储器架构，可以对其进行分区和配置，以便通过不同的内核管理不同的区域。这些不同区域可提供不同水平的安全保障，或者在完全不需要时，取消安全保障。通过了解eMMC标准和UFS标准，我们显然可以看到支持多个安全区域的趋势。当前的eMMC标准规定了重放保护内存块（RPMB）。最新的UFS（v3.0）标准可为四个RPMB分区提供智能支持，它们由四个不同的密钥进行管理。这样的存储器架构灵活性在多核SoC环境中更加合适。提供快速的安全启动功能众多嵌入式系统都在闪存中存储启动代码。部分是因为需要快速启动，例如汽车子系统需要在加电重置（POR）的100ms内处理CAN消息。系统不仅需要安全启动（即验证启动代码），还需要快速启动。这就给嵌入式设计师提出更高的挑战。一般情况下，在运行存储并下载（SnD）模式时，主机从闪存读取引导加载程序并映射给RAM执行。然而，要想安全启动，就需要检查认证整个引导加载程序代码，以确保其可信性。这个过程需要在MCU上花费时间。有安全保障的闪存存储能够提供引导加载认证，大幅度缩短启动时间。安全的闪存设备能够使用内部安全散列函数检查引导加载程序，并为主机提供验证用散列值。如果散列值未发生改变，就说明引导加载程序未被篡改，可以安全地用于启动。提供安全的固件无线更新（FOTA）对于现代的嵌入式应用而言，现场升级是必备功能。通过远程升级系统的固件或软件，制造商能够快速解决问题、提供新增特性、提升用户体验。然而，远程升级也会对系统构成安全威胁。没人希望黑客利用现成的更新通道，让系统运行恶意固件或软件。除了依靠CPU提供的安全保障，闪存设备内部的安全引擎也能大幅提高FOTA流程的安全水平（图3）。采用这样的安全引擎后，提供启动代码存储的闪存设备不仅可以用闪存设备旁边的主机认证固件提供商，也可以在远程云上进行认证。通过这种方式，可以为闪存中的固件更新或软件更新建立端到端的通道安全。图3.闪存设备中的安全引擎有助于实现更安全的固件无线更新流程现代汽车、工业、通信使用的嵌入式系统需要有高度安全保障的数据存储。嵌入式系统设计师面临的挑战是，如何构建能够抵御网络攻击的安全系统。集成安全保障特性的闪存，如赛普拉斯的SemperFlash，通过防范各种针对嵌入式系统的攻击，提高整体系统的安全性。转载自电子技术应用。

为降低城市级停车诱导系统的建设、运营成本，提出一种无需建立管理控制中心的系统架构，采用LPC11C14和CC2530作为核心芯片设计了系统中的重要组成部分--区域性Zigbee网络。通过所开发出的测试系统的实验，表明该Zigbee网络可准确接收用户手机发出的停车请求，并能根据停车场内车位状态向用户反馈最佳车位信息，从用户发送请求到收到反馈信息的时间不超过10s。停车诱导系统是一种以多级信息发布为载体，可实时地提供停车场的位置、车位数、车位状态等信息，指引驾驶员有效停车的信息系统。根据覆盖范围的大小，停车诱导系统一般又可分为城市级和停车场级两种。为节约城市级停车诱导系统的建设及运营成本，本文提出一种无需建立管理控制中心的系统架构。在此基础上，本文重点研究所提架构中的重要组成部分--区域性Zigbee网络的硬件及软件设计。1研究现状停车诱导系统是一种用于缓解城市中停车难现象的智能交通系统。国外最早出现于1971年的德国亚琛市，近40年的发展效果显着。我国的建设兴起于2001年，近10多年的发展也取得了不错的效果。经分析后发现，国内外的各种系统虽各有特点，但它们的系统结构和工作原理基本相似，均大致由数据采集、数据传输、中央管理和数据发布4个部分组成。因此，均需建设和维护一个城市级的管理控制中心，运营部门也需要长期缴纳数据采集和数据发布两部分与管理控制中心间的通信费用，导致系统的建设和后期运营的成本较高。2系统总体架构通过在城市的每一个室内停车场、每一个室外停车场和每一块路边停车区域分别部署一个“区域性”的ZigBee网络，并与停车用户的智能手机相配合，即可完成在整个城市中实现停车诱导的功能。在上述架构中，无需建设一个城市级的管理控制中心，从而可大大节约系统的建设与后期运营成本。所设计的系统架构如图1所示，其大致工作流程为：图1一种低成本城市级停车诱导系统的总体结构图1）每个ZigBee网络的所有终端结点定期采集所连接的传感器传来的车位状态信息。2）若采集到的车位状态与上次状态不同，则将当前车位状态发送给相邻的路由器结点，并等待协调器结点的反馈。若超过一定时间未收到反馈则重发，直至收到反馈。3）各路由器结点把所收到的终端结点的数据都转发给协调器结点。4）协调器结点收到车位状态变化的消息后，给终端结点发送反馈，并更新数据库。5）当汽车行驶至某地时，用户触发智能手机提出寻找车位的请求，事先安装好的智能手机软件根据车辆当前位置运行停车场寻优算法确定最优的停车场（或路边停车区域）。6）智能手机软件与最优停车场（或路边停车区域）的协调器结点通信，协调器结点查询当前的车位状态数据库。若无空闲车位，将所有车位已满的信息反馈给智能手机软件；否则，系统运行停车位寻优算法确定最优的停车位。7）确定最优停车位后，智能手机软件先将车辆引导至目的停车场（或路边停车区域）。再继续将车辆引导至目的停车位。3区域性Zigbee网络的硬件设计区域性Zigbee网络由协调器、路由器、终端三类结点构成。终端结点负责定时采集车位状态并将车位状态变化的信息发送出去；路由器结点负责转发车位状态变化信息；协调器结点的任务包括：接收车位状态变化信息并更新数据库，接收用户通过智能手机发出的停车请求，查询数据库中的车位状态，运行停车位寻优算法，向用户反馈最佳车位信息等。在协调器结点中，需要以下主要器件：1）一块嵌入式控制器芯片，用于管理嵌入式数据库；2）一块Zigbee通信芯片，用于与路由器结点通信；3）一块GPRS模块，用于与用户智能手机进行通信。嵌入式控制器选用恩智浦公司的LPC11C14芯片。该芯片采用Cortex-M0内核处理器，工作频率最高可达50MHz。在存储器方面，配置了32kBFLASH和8KBSRAM;在接口方面，配置有一个串口、一个2通道10位ADC、两个SPI接口、一个I2C接口、一个SWD接口等。Zigbee通信芯片选用n公司的CC2530。该芯片适用于2.4GHzIEEE802.15.4和Zigbee等应用。芯片内部包括射频收发器、可编程闪存、增强型8051MCU、8KBRAM等。由于从休眠模式转换到工作模式的耗时非常短，所以该芯片特别适合低功耗应用。由于LPC11C14芯片内部不含EEPROM,为实现车位状态数据在嵌入式数据库中的存储，通过I2C接口外接AT24C02芯片。LPC11C14与CC2530间的通信设计为利用串口进行通信。因为LPC11C14只有一个串口资源，为实现LPC11C14与GPRS模块的串行通信，采用SPI转串口芯片MAX3100进行转换。GPRS模块采用通用模块SIM_300S。LPC11C14板的电源芯片采用MIC5209,CC2530板的电源芯片采用HT7533。协调器结点的总体硬件框图如图2所示。图2协调器结点硬件结构图终端结点和路由器结点的硬件框图与协调器结点中CC2530的框图非常类似。区别主要是终端结点中连接有车位检测传感器，此外终端结点和路由器结点采用锂电池供电。4区域性Zigbee网络的软件设计协调器结点中LPC11C14的主程序流程图如图3所示。上电后首先完成初始化。若接收到CC2530发送的车位状态变化信息，给CC2530发送反馈，随即更新数据库。若接收到停车请求，则根据数据库中的车位当前状态，判断有无空闲车位。若有空闲车位，运行停车位寻优算法，确定最优停车位。之后，通过GPRS模块向用户反馈结果。图3LPC11C14的主程序流程图图4协调器CC2530的主程序流程图协调器结点中CC2530的主程序流程图如图4所示。初始化后，首先判断是否收到车位状态变化消息。若未收到，进入休眠状态；若收到，则从休眠状态回到正常状态。接下来，为防止车位状态存储到数据库前丢失，需在CC2530内部的Flash存储器中临时存放。之后，通过路由器结点给终端结点发送反馈。最后，把车位变化信息发送给LPC11C14并等待反馈。若在规定的时间内没有收到反馈，则重发；若收到反馈，则进入休眠状态。终端结点的主程序流程图如图5所示。初始化后对车位检测传感器进行数据采集，得到的数据经过CC2530自带的A/D模块进行AD转换，然后以循环覆盖的方式存入CC3530内部的FLASH。之后，判断当前状态与上一个状态是否相同。若车位状态发生变化，由Zigbee射频模块通过路由器结点向协调器结点发送数据，并等待协调器结点的反馈。若在规定的时间内没有收协调器结点的反馈，则重发数据；若收到反馈，则开启定时中断后进入休眠状态。接下来等待定时中断唤醒，进行下一次的数据采集。图5终端结点的主程序流程图图6路由器结点的主程序流程图路由器结点的主程序流程图如图6所示，若接收到终端结点发送的车位状态变化信息，则产生外部中断，从休眠状态回到正常状态。然后以循环覆盖的方式存入CC3530内部的FLASH.接着将车位状态变化的信息发送给协调器结点，并等待协调器结点的反馈。若在规定的时间内没有收到反馈，则进行重发；否则，向终端结点转发协调器结点发送的反馈，之后进入休眠状态，等待外部中断唤醒。5实物展示及模拟运行结果图7为所开发出的测试系统的实物展示图。在图7的中上部，左边是协调器结点的LPC11C14板，右边是协调器结点的CC2530板。在LPC11C14板中，左边带有天线的部分是商品化的GPRS模块。在CC2530板中，中上部带有天线的部分是商品化的Zigbee射频模块。由于这两部分的频率均处于微波频段，因此为保证可靠性采用商品化的成熟模块。在图7的中下部，左边是路由器结点，右边是终端结点。为保证测试效果，这两个结点在测试时均采用的是商品化的Zigbee模块，测试通过后可将底板替换为自己开发的底板（即：目前协调器结点中CC2530板所用的底板）。图7测试系统的实物展示图为测试区域性Zigbee网络软、硬件设计的有效性，事先在LPC11C14板的嵌入式数据库中存入如表1所示的测试数据。之后，利用手机发送短信向LPC11C14板的GPRS模块提出停车请求。接下来，LPC11C14运行停车位寻优算法。根据表1中的数据，经计算后得出结论：005号车位最佳。然后，LPC11C14的GPRS模块向手机回复短信。短信的发送和接收界面如图8所示。根据计时结果，从触发短信发送按钮到收到反馈的时间不超过10秒。图8手机发送和接收信息的显示界面注：1）当前状态为0时，表示车位为占用状态；当前状态为1时，表示车位空闲。2）两边车位的占用情况为0时，表示两边车位均未被占用；为1时，表示有一边被占用；为2时，表示两边均被占用。6结论以嵌入式芯片LPC11C14和Zigbee通信芯片CC2530为主要部件，设计了一套用于停车诱导的区域性Zigbee网络的硬件电路，同时开发了协调器、路由器和终端三类节点的控制和通信程序。测试实验表明，所设计的Zigbee网络可准确接收用户的停车请求，并能及时反馈最佳车位信息，从用户请求到收到反馈的时间不超过10s。来源：维库电子市

自Google无人驾驶技术被世人熟知后，与此相关的汽车辅助驾驶系统ADAS技术成为了众人关注的焦点。世强高级汽车环视辅助驾驶系统（ADAS）方案，基于SH7766图形处理器，此方案可以适用于汽车安全系统，如车道偏离警告系统（LDW）等典型的ADAS应用。方案简介：基于SH7766,世强联合第三方设计公司开发出了一套高级汽车环视辅助驾驶系统方案（如下图所示），堪称分销界首创！这套环视ADAS系统方案具有强大的图像处理能力，能实现超清晰图像和高品质色彩还原；完美的画面明暗表现，来自高动态范围的自动调整；且只有极低的CPU占有率和功耗。此方案可以适用于汽车安全系统，如车道偏离警告系统（LDW）、车道保持辅助系统（LKAS）等典型的ADAS应用。图：世强联合第三方推出的高级汽车环视辅助驾驶系统方案框图和Demo本环视ADAS系统方案可提供两种标定模式-全自动标定模式和精准标定模式：1.全自动标定模式是强大、可靠的，并不需要相机安装角度的苛刻要求；适应大规模生产2.在光照条件很差，或恶劣环境条件下，可以采用半自动精准校定工具，提供最好的标定结果。另外，该系统方案支持超级虚拟相机模式，可以生成在任意视角下的虚拟视图，且可任意使用虚拟相机参数，焦点，生成视图，鱼眼和针眼相机都适合。世强环视ADAS方案的其他特点还包括：1.支持基于环视原理的车道偏离驾驶预警模式：基于环视的车道偏离技术打开了新的领域，扩展了环视驾驶辅助系统的应用；2.俯视图的可见区域大小一键更改;3.俯视图完美拼接和分割效果；4.多种模块的备选（包括：3D效果的环视界面；DVR;基于3G的视频查看和信息管理；语音倒车指南等）。表1:高级汽车环视辅助驾驶系统方案的关键元器件推荐关于SH7766SH7766如下几大图像处理优势特别引人注目：1.周边物体检测（支持4路摄像头）SH7766SoC配备六个视频输入通道。其中，四个通道采用NTSC模数转换器（ADC）。这表示单芯片上即可提供NTSC摄像系统的必要功能。另外，还可以利用六个视频输入通道实现多个应用，使用在一枚芯片上提供的各项功能。例如在正常行驶时可利用数字双通道输入，在十字路口和停车时则切换成NTSC四通道输入。2.高性能图像识别引擎SH7766SoC配备IMP-X2新一代图像识别引擎。IMP-X2在与瑞萨现有图像处理引擎（IMP）保持数据库兼容性的同时，将处理性能提高至约四倍以上，应此使其能并行执行多个处理任务，例如跟踪车道、标志和标线、行人及车辆等。此外它还新增了多项功能，例如全景图像生成，该功能广泛使用了通过行人、车辆等判断处理的图像识别算法。通过IMP-X2与进行处理判断的同一芯片上的CPU之间的协作，在保持低功耗的同时实现了先进的图像识别性能。3.集成DRC,支持亮度纠正和补偿依托动态范围控制（DRC,DynamicRangeControl）功能，即使是处理向阳处和背阴处这种亮度大不相同的多个视频图像，还能调整复合视频亮度，补偿过亮和过暗，以便驾驶员更清晰地看清图像显示。4.内置扭曲校正硬件IMR图像渲染器（IMR,ImageRenderEngine）视点转换引擎可实时制作出因视频输入或场景而异的视点俯视图像，利用三角网格校正失真的模式、自动生成矩形网格内的顶点数据，对图像进行失真校正，旋转，缩小或放大。

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所谓自动启停功能，就是汽车因为堵车或等红灯而停下来时，这些创新的系统自动关闭发动机（熄火）；而当驾驶人的脚从刹车踏板移向油门踏板时，就自动重新启动发动机（点火）。这就帮助降低市区驾车及停停走走式交通繁忙期时不必要的油耗，降低排放。自动启停系统对汽车电源系统的影响但这样的创新系统也为汽车电子设计带来一些独特挑战。因为当发动机重新启动时，电池电压可能骤降至6.0V甚至更低。传统汽车电源架构中，典型电子模块包含反极性二极管，用于在汽车跳接启动（jumpstarted）而跳接线缆反向的事件中保护电子电路。保护电路本身产生压降，使下游电路电压仅为5.5V或更低。由于许多模块仍要求5V供电，过低的压差使降压电源没有足够余量来正常工作。因此，传统的汽车电源架构不适用于自动启停系统。图1:传统汽车电源架构及其问题所在。自动启停系统常见电源方案要为自动启停系统选择适当的电源架构，常见的方案有三种。一种方案是采用低压降（LDO）线性稳压器，或是低压降开关电源如安森美半导体的NCV8852.这是一款汽车级非同步降压控制器，能够接受3.1至36Vdc的宽输入电压范围，并能承受44V负载突降。这种方案的优点，是输入电压低至5.5V时系统电压可以正常工作。但其缺点是若输入电压降至更低，系统无法正常工作。另一种方案是采用升降压电源作为初级电源，如采用安森美半导体的NCV8871或NCV898031构建的单端初级电感转换器（SEPIC）电路。这种方案的突出优点，是即使输入电压低至4V,系统也可以正常工作。但其缺点是要变更设计，系统相对复杂。图2:自动启停系统的常见电源方案。第三种方案是在初级高压降压电源之前，采用前置升压电源。例如可以采用安森美半导体的NCV8871构建前置升压电路，当输入电压低于设定电压时就升压。这种方案的优点，是输入电压低于4V时系统也可以正常工作，且无须变更电源设计。但其缺点是电池电压正常时，会产生额外的耗电，不利于尽可能地降低能耗。安森美半导体用于启停系统的改进型前置升压电源方案--NCV8876如上所述，这三种常见的自动启停系统电源方案各有其优点和缺点。针对这种情况，安森美半导体推出了应用于汽车自动启停系统的非同步升压控制器NCV8876,主要用于在汽车自动启停时为后续电路提供足够的工作电压。它是一种改进型的前置升压电源方案，旨在充分发挥前置升压电源方案的优点，同时设法避免其缺点。图3:安森美半导体的改进型前置升压电源方案NCV8876的典型应用电路。NCV8876驱动外部N沟道MOSFET,使用内部斜坡补偿的峰值电流模式控制，集成了内部稳压器，为门极驱动器提供电荷。NCV8876采用2V至45V输入电压工作，能够在冷启动及45V负载突降情况下工作。NCV8876在休眠模式下的静态电流典型值仅为11μA，适应汽车应用的低静态电流要求。它在宽温度范围下提供±2%的输出电压精度。NCV8876采用SOIC8微型封装，工作温度范围-40℃至150℃，能够适应汽车应用的严格要求。如图3所示，NCV8876具有状态（STATUS）监测功能，能为微控制器提供工作状态信息。当工作状态为低电平时，NCV8876工作；高电平时，NCV8876休眠。这器件可以透过外部电阻RDSC设定频率。它还可内部设定限流值、最大占空比等多项参数。NCV8876集成了多种保护功能，如逐周期限流保护、断续模式过流保护及过热关闭等。其它特性包括：峰值电流检测、最小COMP电压钳位可提高切换时的响应速度等。总的来看，NCV8876应用电路简单，成本低，非常适合汽车启停系统应用。NCV8876工作原理NCV8876改进型前置升压电源方案的原理是：电池电压正常时，NCV8876进入休眠模式，仅消耗极低的静态电流（典型值具体而言，当汽车电池供电电压下降到低于7.3V（可工厂预设）时，NCV8876自动启用；而当电池电压降至低于6.8V时，NCV8876启用升压工作。因此，NCV8876可以保障后续电路有足够的余量来恰当地进行降压工作，供下游系统使用。图4:安森美半导体NCV8876非同步升压控制器工作原理详解。安森美半导体基于NCV8876的演示电路板测试显示，在输入电压最低2.6V条件下，输出电压为6.8V,输出电流为3.6A,能够使后续降压转换器恰当工作，并为下游系统供电。图5:NCV8876演示电路板及实测波形。总结汽车自动启停系统是一项被诸多汽车制造商作为独特销售卖点的功能，用于帮助降低油耗及废气排放。但此创新功能也带来独特的工程设计挑战。本文分析汽车自动启停系统对传统电源架构的影响以及问题所在，探讨了自动启停系统的常见电源方案及其各自的优点和不足，介绍了安森美半导体的改进型前置升压电源方案NCV8876的功能特点及工作原理，帮助设计人员应用这非同步升压控制器，为创新的汽车自动启停系统开发简单、低成本的电源方案。来源：维库电子市场网