汽车电子设计中的Worst Case理论计算及应用实例

　　4.1 传统单片机内部参考时钟的校准

　　不同芯片的校准机制可能有所不同。以S08D为例，其时钟系统为MCG模块，内部参考时钟的校准步长为0.2%，校准寄存器为8位，于是可校准的范围就是 (255/2) * 0.2% = +/-25%。为了消除芯片个体之间的差异，每一颗S08D出厂前都作了校准，校准数据保存在用户可访问的flash中^[2-3]。上电初始化后，用户可以通过应用程序读出工厂校准值，写入特定寄存器，即完成了校准。

　　值得一提的是，因为半导体原厂对芯片的校准工作是在测试台上完成，考虑到测试台和实际应用的电路板、线束等电气特性不同，内部参考时钟的输出也可能有所差异，所以针对精度要求苛刻的应用，我们建议客户在批量生产过程中在自己的PCB上重新校准。

　　4.2 S12ZVM内部参考时钟的校准

　　类似的，每一颗S12ZVM出厂前都作了校准，校准数据保存在用户不可见的flash中。比S08D更为方便的是，上电后单片机会自动读取该数据并将其写入相关寄存器。

　　同样，用户也可以在自己的电路板上重新作校准，上电初始化之后，用户可以通过应用程序将新的校准数据写入相关寄存器。这里写入新数据只会覆盖寄存器中的数据，并不影响flash内保存的工厂数据。S12ZVM为用户提供了内部参考时钟的校准寄存器，包括4位粗调(步长6%)和6位微调(步长0.3%)，故精度为0.15%。请注意校准数值与频率的变化往往不是理想的线性关系，可能需要重复多次以获得最佳的效果。

　　校准后，输出频率典型值为1MHz，在全工作温度范围内偏差不超过1.45%，满足LIN规范对从结点的要求。当S12ZVM用作LIN主结点时，须使用外部晶体以满足规范。

　　4.3 产线上对单片机内部参考时钟的校准

　　如图4所示，我们可以用一个简单的程序，在单片机上电后以内部参考时钟为基准，输出一个方波(比如8MHz或16MHz)到外部测试设备，由测试设备测量其频率并与理论值比较。当测量结果与期望偏差过大时，我们就需要重新标定校准数据。

　　5 结论

　　Worst Case计算基于对电路模型极端情况的理论分析，可以帮助我们在PCB的实际测试验证之前，了解应用电路的可靠性，既有助于缩短设计周期，也最大程度地节省了试验成本。

　　参考文献：
　　[1] MC9S12ZVM Family Reference Manual, available at freescale.com
　　[2] AN2496 Calibrating the MC9S08GB/GT Internal Clock Generator (ICG)
　　[3] AN3570 Temperature Compensation Using the On-Chip Temperature Sensor
　　[4] AN3756 Using and Synchronizing the S08's Internal Clock for LIN Slave