汽车电子微控制器KEA128的应用基础研究

发布时间：2017-09-02 04:39

  本文关键词：汽车电子微控制器KEA128的应用基础研究

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【摘要】：汽车电子技术的快速发展带来了汽车领域的革新,使汽车越来越智能化,汽车电子技术的研究在整车研发工作中的占比也不断增加。面向汽车电子的微控制器的应用基础研究是汽车电子技术的重要内容之一。2014年恩智浦推出了基于ARM Cortex M0+内核的面向汽车电子KEA系列微控器,相比于一般微控制器,KEA系列微控制器具有更宽的温度范围及更高的可靠性。因其具有性能好、可靠性高、价格低等突出特点,将是汽车电子领域的重要成员,也能更好地应用于其他对可靠性要求较高的领域。受恩智浦委托,本课题对其进行应用基础研究,主要包括底层构件设计、固件更新方法及应用模板等,主要工作如下:(1)设计并实现了最小硬件系统、底层构件。给出了符合硬件构件规范的KEA128最小系统设计,完成了布板及测试。通过剖析构件的共性和个性,从实际应用角度出发,深入分析各模块知识要素,根据嵌入式底层驱动构件设计原则与规范,设计各模块驱动构件。主要包括Systick、RTC、PWT、PIT、FTM、PWM、Flash在线编程、ADC、ACMP、SPI、I2C等基础构件,以及CAN、LIN等较复杂构件。给出了构件测试方法。(2)提出了一种基于CAN总线的代码更新方法,为程序的在线维护提供了一种便捷的技术手段。通过深入研究代码更新方法机制,提出了Bootloader的设计方案;实现了对用户应用程序机器码文件的有效解析并重组;自定义数据无损的BLC通信协议,实现PC端通信软件与Bootloader的可靠通信。(3)为了验证底层构件功能与正确性,以及为构件应用方法提供范例,根据芯片设计厂商提出的要求,本文还以车灯控制系统为模拟应用对象,设计了一个基于LIN总线的车灯控制演示系统SD-LCM,验证本课题研究工作的正确性和实用性。得到了芯片设计厂商技术人员的认可。本文给出的KEA128的底层构件、固件更新方法及应用模板已经通过上网发布,得到了许多汽车电子应用研发人员的好评。可重用及可移植的底层构件,为应用研发人员快速入门提供了技术基础,也降低了开发难度及成本、缩短了开发周期、提高了开发效率。
【关键词】：汽车电子 KEA128 底层驱动构件 代码更新
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.6
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题背景10-12
• 1.1.1 汽车电子技术概述及发展历程10-11
• 1.1.2 汽车电子技术应用现状11
• 1.1.3 汽车电子KEA系列微控制器概述11-12
• 1.2 课题意义12
• 1.3 课题研究基础12-13
• 1.4 本文主要工作和论文结构13-14
• 第二章 KEA128基础硬件构件设计14-23
• 2.1 KEA128微控制器内部资源14-15
• 2.2 硬件构件设计规范15-16
• 2.3 最小系统硬件电路设计16-18
• 2.3.1 电源及电源滤波电路设计16-17
• 2.3.2 复位电路设计17
• 2.3.3 SWD调试接口电路设计17-18
• 2.3.4 晶振电路设计18
• 2.4 通信接口模块18-20
• 2.4.1 UART模块接口电路设计18-19
• 2.4.2 CAN模块接口电路设计19
• 2.4.3 LIN模块接口电路设计19-20
• 2.5 对外接口模块电路设计20-21
• 2.6 硬件测试及分析21-22
• 2.7 本章小结22-23
• 第三章 KEA128底层驱动基础构件设计23-35
• 3.1 底层驱动构件设计规范23-24
• 3.2 KEA128时钟系统及中断机制分析24-31
• 3.2.1 时钟系统分析25-27
• 3.2.2 中断机制分析27-31
• 3.3 UART模块驱动构件设计31
• 3.4 Flash模块驱动构件设计31-32
• 3.5 PWM模块驱动构件设计32-33
• 3.6 其它模块驱动列表及底层驱动构件设计总结33-34
• 3.6.1 其它模块驱动列表33
• 3.6.2 底层驱动构件设计总结33-34
• 3.7 本章小结34-35
• 第四章 CAN/LIN底层驱动构件设计35-47
• 4.1 CAN模块底层驱动构件设计35-40
• 4.1.1 CAN模块知识要素分析35-37
• 4.1.2 CAN模块底层驱动封装要点分析37-38
• 4.1.3 CAN模块底层驱动构件实现38-40
• 4.2 LIN模块底层驱动构件设计40-46
• 4.2.1 LIN总线知识要素分析41-42
• 4.2.2 LIN模块底层驱动封装要点分析42-43
• 4.2.3 LIN总线底层驱动构件实现43-46
• 4.3 本章小结46-47
• 第五章 基于CAN总线的代码更新方法47-56
• 5.1 代码更新方法总体设计47-48
• 5.2 PC机端通信软件设计48-50
• 5.2.1 用户应用程序机器码文件解析48
• 5.2.2 PC机端与Bootloader端通信帧分类及格式定义48-49
• 5.2.3 数据帧链表生成方法49-50
• 5.3 KEA128内置Bootloader设计50-53
• 5.3.1 链接文件中的内存划分50-51
• 5.3.2 中断向量表重映射51-52
• 5.3.3 Bootloader程序区保护与MCU加密机制设计52-53
• 5.4 PC机端与Bootloader间通信协议设计53-54
• 5.5 代码更新方法的评估与测试54-55
• 5.5.1 时间开销测试54
• 5.5.2 数据传输的可靠性测试54-55
• 5.6 本章小结55-56
• 第六章 应用实例-基于LIN总线的车灯控制演示系统56-65
• 6.1 车灯控制演示系统介绍56-57
• 6.2 SD-LCM演示系统硬件设计57-60
• 6.2.1 按键模块硬件设计57-58
• 6.2.2 主机模块硬件设计58-59
• 6.2.3 从机模块硬件设计59-60
• 6.3 车灯故障检测设计60-61
• 6.4 SD-LCM演示系统软件设计61-64
• 6.4.1 MCU方软件设计61-63
• 6.4.2 PC方监控软件设计63-64
• 6.5 本章小结64-65
• 第七章 总结与展望65-67
• 7.1 总结65-66
• 7.2 展望66-67
• 参考文献67-71
• 公开发表的论文及研究成果71-72
• 附录A KEA128硬件最小系统原理图72-73
• 附录B 树形工程框架结构73-74
• 附录C KEA128硬件实物图74-75
• 附录D SD-LCM车灯控制演示系统实物图75-76
• 致谢76-77

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本文编号：776474