[发明专利]一种用于改善汽车电子控制系统电磁兼容特性的微控制器

说明书

本发明公开了一种用于改善汽车电子控制系统电磁兼容特性的微控制器，是对多模式时钟产生模块和IO端口模块进行改进，将时钟门控的方法应用于多模式时钟产生模块，采用翻转速率和驱动强度控制的方法对IO端口模块进行电磁兼容特性的加固，有效改善了汽车电子控制系统电磁兼容特性。本发明提供的用于改善汽车电子控制系统电磁兼容特性的微控制器，具有结构简单、适用性强的特点，应用于汽车电子MCU的时钟以及端口部分的配置功能丰富，根据系统需要配置成不同工作模式和使用特性，可以对每个单独外设时钟进行门控设置，在端口上集成了开漏设置、上拉下拉、数字/模拟功能复用、中断复用以及EMC特性控制等功能，具有较高的灵活性和可配置性。

技术领域

本发明涉及集成电路(Integrated Circuit，IC)数字前端设计技术领域，尤其是一种用于改善汽车电子控制系统电磁兼容特性的微控制器，通过对汽车电子控制系统的微控制器中时钟产生模块及输入输出端口进行电磁兼容(Electro MagneticCompatibility，EMC)特性的加固设计，可以较好地解决芯片内部产生以及外部耦合的电磁兼容问题，从而改善芯片的电磁兼容特性。

背景技术

汽车电子控制系统的电磁兼容特性对汽车整车的稳定性及可靠性都显得尤为重要，作为电子控制系统中最为关键的单元——微控制器(Micro Control Unit，MCU)，其电磁兼容性能的优劣直接影响汽车各个模块与系统的控制功能。

常规的电磁兼容保护措施主要通过在硬件电路原理图、印制电路板设计以及外围屏蔽等方式去改进系统的电磁兼容特性，如图1所示，图1是目前常用的汽车电子控制系统的微控制器的结构示意图。该微控制器采用的芯片是8位汽车电子MCU，型号为A8128，是在芯片A832的基础上增添了一些更加安全和实用的功能，尤其是在抗电磁干扰(ElectroInterference，EMI)方面，对时钟和端口模块进行了设计和改进。

在图1中，微控制器集成了数据采集多通道模拟数字转换器(Analog to DigitalConverter，ADC)、丰富的串行数据接口(Serial Peripheral Interface，SPI/Inter-integrated circuit，I2C/Univarsal Asynchronous Receiber and Transmitter，UART)、汽车级标准的CAN、LIN接口模块以及电机控制PWM、增强型Timer等功能模块和电源管理模块等，采用单芯片解决方案。所有的外围设备(SPI、I2C、UART、GPIO、CAN、LIN、PWM等)都通过特殊功能寄存器总线互连，使用还未定义的特殊功能寄存器地址对各个外设模块进行寻址。另外在实用性和安全性上，A8128增加了失效保护模块、实时时钟(RTC)以及JTAG模块等，提高了芯片的可靠性。但是，图1中所示的芯片A8128并没有进行抗电磁干扰(EMI)设计，为了改善其电磁兼容性能，需要对其不断的修改调试及增加外周电路，在此过程中浪费了大量的人力和财力。

追根溯源，电磁兼容问题产生的源头和最易受到影响的部分就是芯片本身，如果从芯片设计之初就将电磁兼容的问题考虑进来，会对整个芯片以及电子控制系统本来的可靠性有着很大提升。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于改善汽车电子控制系统电磁兼容特性的微控制器，以解决在微控制器的时钟设计部分无法对电磁干扰强度进行控制等弊端，有效地改善汽车电子控制系统电磁兼容特性。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种用于改善汽车电子控制系统电磁兼容特性的微控制器，该微控制器是对多模式时钟产生模块和IO端口模块进行改进，将时钟门控的方法应用于多模式时钟产生模块，采用翻转速率和驱动强度控制的方法对IO端口模块进行电磁兼容特性的加固。