基于S12ZVL的AFS执行控制器设计

　　摘要：本文针对汽车前大灯随动转向系统控制，提出基于飞思卡尔S12ZVL的混合集成芯片解决方案。本文详细描述汽车前大灯随动转向系统的软硬件设计框图，同时介绍基于飞思卡尔的LIN驱动包的控制器LIN通讯实现。

　　引 言

　　汽车前照灯是汽车上重要的安全部件。当前大部分车头灯的照射角度是固定的，当汽车在弯道上行驶时，由于光束不能偏转，光照视野不能满足驾驶要求。所以当在夜间行驶转弯的时候，会因为行驶角度问题出现一定的“盲区”，这会在一定程度上影响行车的安全。在照明光线固定的情况下，这个盲区是不可避免的，所以“AFS灯光随动转向系统”就应运而生了。它能根据汽车的转向信号以及车速信号等，自动调节车灯光束的方向，确保车辆在转弯时无延迟的对准即将进入驾驶员视野的路面，为驾驶员提供最优的照明效果，确保夜间转弯行车的安全，提高了汽车的主动安全性。

　　如图1所示，AFS 系统以车辆在转弯时方向盘的转角以及汽车瞬时车速作为控制参数输入，根据设计的控制算法得到与车速和方向盘转角相适应的车灯转角，并以之作为目标角度来对汽车前大灯进行随动调节。同时通过计算车身前后桥传感器信号，自动调节大灯高度位置，以适应不同道路坡度的照明需求。本文提出了基于S12ZVL的AFS执行控制器设计，从而实现与AFS主控模块之间的LIN通信，并驱动步进电机转动HID灯。

　　1 S12ZVL特点

　　S12ZVL系列是S12 MagniV混合信号微控制器组合的一部分，提供智能、优化集成的高电压组件。此新系列基于LL18UHV技术，可在单一芯片上结合高度可靠的180nm工艺的非易失性存储器和高电压模拟组件，这些高电压模拟组件能够承受负载突降时汽车环境的严苛要求。S12ZVL产品系统集成了一个LIN物理层、受ESD保护的12V输入引脚(能够进行ADC测量)以及在3.5V至40V之间操作的汽车稳压器(为霍尔传感器或RGB LED等片上和片外功能提供稳定的电源)。S12ZVL系列包括可扩展和引脚兼容的MCU，提供广泛的内存和封装选件。它重新利用最新推出的S12Z内核、IP和工具，轻松从现有的S12 16位产品进行迁移。此外，S12ZVL MCU集成了一些主要特性，包括所有内存(闪存、EEPROM和RAM)上的ECC功能和精确到1.3%的片上振荡器，这可消除外部晶体振荡器或共振器对LIN通信的要求。

　　同时S12ZVL系列包括属于飞思卡尔Safe Assure功能安全保障计划的第一款16位MCU，旨在符合ISO 26262(ASIL A)要求的功能安全标准。

　　2 AFS执行控制器设计

　　AFS 执行机构是由一系列的电机和光学机构组成。一般有投射式前照灯，对前照灯垂直角度进行调整的调高电机，对前照灯水平角度进行调整的旋转电机，对基本光型进行调整的可移动光栅，此外还有一些附加灯，如角灯等等。

　　如图2所示，电控单元 LCM 通过 CAN 总线从方向盘角度、车速、车身高度位移传感器分别取得转向轮旋转角度、车体速度和车身倾斜度的精确信息。角度和速度信息通过LCM模块精确计算后产生输出信号，通过LIN总线通讯分别控制左右两个执行机构，来控制旋转电机对前照灯进行水平旋转，倾斜度信息控制调高电机对前照灯进行垂直旋转。