S32M24x芯片資源和應(yīng)用方案介紹

本文導(dǎo)讀

近年來，汽車電子技術(shù)快速發(fā)展，帶來的安全問題日益突出，人們對功能安全的需求越來越強(qiáng)烈，在汽車電機(jī)控制應(yīng)用，即使是“低端”電機(jī)控制應(yīng)用也越來越需要滿足ASIL-B或更高的標(biāo)準(zhǔn)。電機(jī)控制應(yīng)用的芯片多種多樣，然而高度集成且能滿足功能安全的芯片卻很少，您還在為尋找此類芯片而煩惱嗎？不妨來看一下NXP新推出的S32M2xx。

S32M資源優(yōu)勢介紹

S32M2xx是一個(gè)基于ARM Cortex M4F或M7F內(nèi)核，功能安全等級達(dá)到ASIL-B，且集成MOS管預(yù)驅(qū)的用于電機(jī)控制的芯片，S32M2xx有多種型號，S32M241~S32M244型號是內(nèi)部集成S32K144內(nèi)核和AE外設(shè)，如圖1；S32M274和S32M276是內(nèi)部集成S32K312內(nèi)核和AE外設(shè)，如圖2。芯片內(nèi)核部分引腳與AE外設(shè)部分引腳在內(nèi)部相連，內(nèi)核通過SPI進(jìn)行通信來控制AE外設(shè)。因?yàn)樾酒啥雀撸?a target="_blank">硬件電路設(shè)計(jì)會很簡單。

圖1S32M24x芯片框圖

圖2 S32M27x芯片框圖

芯片資源介紹

S32M24x和S32M27x的AE外設(shè)基本一樣，主要資源區(qū)別在于內(nèi)核部分，圖3和圖4展示6種型號的資源差異。資源越豐富的型號成本越高，實(shí)際應(yīng)用應(yīng)根據(jù)需求，選擇合適的型號，一般優(yōu)先選擇S32M24x型號。下文主要介紹S32M24x的資源。

S32M24x內(nèi)核部分主要特點(diǎn)：

32位ARM Cortex-M4內(nèi)核高達(dá)80MHz；

具備FPU、MPU、DSP、TPIU、DMA、CRC模塊和安全模塊CSEc；

嵌套中斷向量控制器(NVIC)、喚醒中斷控制器(AWIC)、不可屏蔽中斷(NMI)；

軟件看門狗(WDG)、硬件看門狗(EWM)；

調(diào)試接口：SWD和JTAG；

帶ECC的FLASH、EEPROM和RAM；

FastIRC(48 MHz)、Slow IRC(8 MHz)、Low-power oscillator(128 KHz)；

外部晶振支持4~40M，PLL 單元(最大 320 MHz VCO)；

具備通信模塊:LPUART、LPSPI、LPI2C、FLexCAN；

FlexIO，可模擬UART、SPI、IIC、IIS和PWM生成；

低功耗定時(shí)器LPTMR、LPIT和一個(gè)比較器模塊(CMP)；

4個(gè)FTM，支持定時(shí)、輸入捕獲，輸出比較和PWM產(chǎn)生；

一個(gè)TRGMUX、兩個(gè)PDB和兩個(gè)12bit的ADC模塊，可用于電機(jī)控制的電壓、電流和溫度采樣等；

IO支持5V 電源和高ESD/EFT 性能。

AE外設(shè)特點(diǎn)：

12V供電，集成線性電壓調(diào)整器可選擇3.3V或5V，用于內(nèi)核部分供電；

額外的5v穩(wěn)壓器可輸出30mA的電流，可用于外部設(shè)備，如外部CANPHY或傳感器；

一個(gè)電源管理控制器(PMC)，支持多種電源模式；

集成三個(gè)高邊和三個(gè)低邊預(yù)驅(qū)，在40khz目標(biāo)總柵極電荷有75nC；

使用外部電感和二極管的Boost DC/DC轉(zhuǎn)換器選項(xiàng)；

使用外部電容器的充電泵；

內(nèi)部ADC的高邊漏極(DC Link)電壓監(jiān)測；

內(nèi)部ADC的相位電壓測量，可用于方波控制的反電動(dòng)勢檢測；

高邊和低邊驅(qū)動(dòng)器保護(hù)的去飽和比較器；

橋接電源過壓和欠壓檢測；

帶過流比較器的電流檢測；

一個(gè)可編程增益的DPGA，可用于電機(jī)控制中的電流采樣；

模塊時(shí)鐘42MHz，與內(nèi)核的SPI通信支持4~10MHz；

CAN PHY支持5M的CANFD通信；

LIN PHY支持CXPI協(xié)議，完全符合LIN 2.x標(biāo)準(zhǔn)和SAE J2602-2 ，可用于高壓(12V)PWM輸入。

圖3 S32M2xx各型號對比

圖4S32M2xx各型號對比

芯片優(yōu)勢和特點(diǎn)

可滿足功能安全等級為ASIL-B的應(yīng)用需求和車規(guī)Grade 0的應(yīng)用目標(biāo)；

集成LDO、CAN PHY/LIN PHY(看具體型號)和MOS管預(yù)驅(qū)等，節(jié)省外圍器件；

具有硬件去飽和保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過流保護(hù)和溫度監(jiān)測，電機(jī)控制更安全；

NXP提供電機(jī)控制例程代碼，可通過S32DS 3.5版本配置生成驅(qū)動(dòng)代碼，加快開發(fā)。

S32M應(yīng)用方案介紹

S32M24x，主要用于三相無傳感器無刷直流(BLDC/PMSM)電機(jī)控制，可選擇方波控制和單電阻FOC控制。S32M24x在電機(jī)應(yīng)用上與S12ZVM相似，兩種芯片是并存的關(guān)系，S32M24x更偏向于有靜音、功能安全、信息安全、更高算力、security要求的電機(jī)控制的應(yīng)用。其應(yīng)用場景有很多，例如：燃油泵、水泵、油泵、暖通空調(diào)鼓風(fēng)、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇、電動(dòng)超級充電器、可逆雨刷、電動(dòng)車窗升降器、動(dòng)力天窗等。

圖5S32M244的應(yīng)用框圖(帶LINPHY)

圖6 S32M244的應(yīng)用框圖(帶CANPHY)

S32M2xx支持汽車12V電池供電，可滿足汽車中大部分直流無刷電機(jī)的應(yīng)用，以及ASIL B等級的功能安全需求，還有助于降低硬件設(shè)計(jì)難度和減小客戶的PCB尺寸，降低成本和縮短開發(fā)周期，實(shí)現(xiàn)更高性價(jià)比的電機(jī)控制設(shè)計(jì)。

審核編輯：湯梓紅