CN114245522A - 多功能的微控制器及车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及车辆技术领域，特别涉及一种多功能的微控制器及车辆，其中，微控制器上集成设置有稳压模块、驱动模块和控制模块，其中，稳压模块，用于将微控制器的输出电压调控至第一预设电压区间内；驱动模块，用于为车辆负载输出驱动信号，使得车辆负载工作；控制模块，用于接收车辆的稳压指令和/或驱动指令，基于稳压指令和/或驱动指令，控制稳压模块将输出电压调控至预设电压区间内和/或控制驱动模块输出驱动信号至车辆负载。由此，解决了相关技术中PCB板中不同功能的模块相互独立设置，浪费布置空间、增加设计难度，且需要增加较多的外围元器件，增加PCB板的复杂性及硬件成本等问题。
Description
技术领域
本申请涉及车辆技术领域，特别涉及一种多功能的微控制器及车辆。
背景技术
随着车辆技术的发展，通常需要具有多个功能的PCB才能实现车辆负载的控制，比如车灯控制，通常需要将LDO(Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器)、LED(light-emitting diode，发光二极管)驱动和MCU((Microcontroller Unit，微控制单元)这三个独立模块搭建PCB板上，实现多种功能，满足车灯的控制需求。
然而，相关技术中PCB板中不同功能的模块相互独立设置，集成度较低，增加PCB板设计难度，大大浪费PCB板的布置空间，同时需要增加较多的外围元器件才能实现多种功能，大大增加PCB板的复杂性，增加硬件成本。
发明内容
本申请提供一种多功能的微控制器及车辆，以解决相关技术中PCB板中不同功能的模块相互独立设置，浪费布置空间、增加设计难度，且需要增加较多的外围元器件，增加PCB板的复杂性及硬件成本等问题。
本申请第一方面实施例提供一种多功能的微控制器，所述微控制器上集成设置有稳压模块、驱动模块和控制模块，其中，所述稳压模块，用于将所述微控制器的输出电压调控至第一预设电压区间内；所述驱动模块，用于为车辆负载输出驱动信号，使得所述车辆负载工作；所述控制模块，用于接收所述车辆的稳压指令和/或驱动指令，基于所述稳压指令和/或驱动指令，控制所述稳压模块将所述输出电压调控至所述预设电压区间内和/或控制所述驱动模块输出所述驱动信号至所述车辆负载。
进一步地，所述稳压模块内设置有分压电阻和多个第一开关，其中，所述多个第一开关用于将所述分压电阻的阻值调控至预设阻值，其中，所述多个第一开关分别导通时对应的所述分压电阻的阻值不同。
进一步地，所述稳压模块内还设置有运算放大器、功率管和补偿电容，其中，所述运算放大器用于将所述微控制器的输入电压放大至第二预设电压区间内；所述功率管用于输出第一预设电流区间内的电流；所述补偿电容用于对所述微控制器进行电压补偿，以将所述微控制器的输出电压调控至第一预设电压区间内。
进一步地，所述驱动模块内设置有电压与电流转换子模块和多个第二开关，其中，所述电压与电流转换子模块，用于将所述驱动模块接收的电平信号转换为电流信号；所述多个第二开关，用于将所述电流信号对应的电流调控至第二预设电流区间内，所述电压与电流转换子模块用于根据调控后的电流信号生成驱动信号。
进一步地，所述电压与电流转换子模块包括编码电路和驱动电路，其中，所述编码电路，用于将所述驱动模块接收的电平信号编码为目标码型，并根据所述目标码型导通所述多个第二开关中对应的开关，以生成驱动信号；所述驱动电路，用于为车辆负载输出驱动信号。
进一步地，所述微控制器上还集成设置有第一通信模块和第二通信模块，其中，所述第一通信模块用于将所述稳压指令转换为第一高低电平，并将所述第一高低电平发送给所述稳压模块；所述第二通信模块用于将所述驱动指令转换为第二高低电平，并将所述第二高低电平发送给所述驱动模块。
本申请第二方面实施例提供一种车辆，包括上述实施例所述的多功能的微控制器。
由此，本申请至少具有如下有益效果：
可以在微控制器上集成设置有稳压模块、驱动模块和控制模块，可以将不同功能的模块集成设置，集成度高，降低PCB板设计难度，节约PCB板的布置空间，且无需要增加外围元器件即可实现多种功能，降低PCB板的复杂性，节约硬件成本。由此，解决了相关技术中PCB板中不同功能的模块相互独立设置，浪费布置空间、增加设计难度，且需要增加较多的外围元器件，增加PCB板的复杂性及硬件成本等问题。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请实施例提供的多功能的微控制器的方框示意图；
图2为根据本申请实施例提供的多功能的微控制器的结构示例图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
随着微电子技术的发展，设备小型化、集成化、便携化的趋势越来越明显。能够将MCU、LDO和LED驱动集成在一块芯片的微控制器越来越受到市场的青睐。目前市场上普遍存在的是由单芯片的MCU、LDO和LED驱动搭建的设计方案，虽然可以实现所需的功能，但是在设计中需要增加复杂的外围元器件。此外，还需要尽可能减少电磁干扰以通过EMC实验，这不仅增加了项目的成本，对工程师的技能要求更高。
本申请实施例将MCU、LDO和LED驱动集成在一块芯片中，不仅可以减少大量的外围元器件，使整个原理图更加简洁，PCB的布板更加便利，而且方案的电磁干扰也不再是问题。节省的PCB面积可以增加更多的功能；另外，集成方案更容易查找问题，也更容易维护，从而有效的节省项目时间和成本。该芯片应用领域更加广泛，汽车零部件中需要MCU和电源的模块均可以使用该芯片替代。
下面参考附图描述本申请实施例的多功能的微控制器及车辆。针对上述背景技术中心提到的相关技术中PCB板中不同功能的模块相互独立设置，浪费布置空间、增加设计难度，且需要增加较多的外围元器件，增加PCB板的复杂性及硬件成本的问题，本申请提供了一种多功能的微控制器，在该多功能的微控制器中，可以在微控制器上集成设置有稳压模块、驱动模块和控制模块，可以将不同功能的模块集成设置，集成度高，降低PCB板设计难度，节约PCB板的布置空间，且无需要增加外围元器件即可实现多种功能，降低PCB板的复杂性，节约硬件成本。由此，解决了相关技术中PCB板中不同功能的模块相互独立设置，浪费布置空间、增加设计难度，且需要增加较多的外围元器件，增加PCB板的复杂性及硬件成本等问题。
具体而言，图1为本申请实施例所提供的一种多功能的微控制器的方框示意图。
如图1所示，该多功能的微控制器10上集成设置有稳压模块100、驱动模块200和控制模块300。
其中，稳压模块100用于将微控制器的输出电压调控至第一预设电压区间内；驱动模块200用于为车辆负载输出驱动信号，使得车辆负载工作；控制模块300用于接收车辆的稳压指令和/或驱动指令，基于稳压指令和/或驱动指令，控制稳压模块100将输出电压调控至预设电压区间内和/或控制驱动模块200输出驱动信号至车辆负载。
其中，第一预设电压区间可以根据实际的稳压需求具体设置，对此不作限定，比如，第一预设电压区间可以设置为3.5V-36V等。车辆负载可以为车灯等负载。
可以理解的是，本申请实施例可以将不同功能、不同功率的模块进行集成，实现功能更加集成、成本更低、应用领域更加广泛等优点。
在本实施例中，控制模块300可以通过SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)接受片外指令，并将该指令翻译成内部指令，用来调节稳压模块100和驱动模块200的输出；具体地，稳压指令和/或驱动指令可以通过片内的SPI接口送入片内控制模块300，控制模块300处理之后送到稳压模块100和驱动模块200，以控制稳压模块100和驱动模块200选择不同的导通开关。
在本实施例中，稳压模块100可以为LDO电源模块，驱动模块200可以为LED驱动模块，控制模块300可以为MCU模块，对此不作具体限定。
在具体应用时，稳压模块100可以以LDO电源模块为例，驱动模块200可以以LED驱动模块为例，控制模块300可以以MCU模块为例，其中，LDO电源模块中输入电压范围为3.5V-36V，输出电压范围为1.8V-12V，输出电压精度为±2％；LED驱动模块可以中设置16个控制通道，每个通道允许最大电流为50mA；MCU模块中PIN脚数包含32PIN、48PIN、72PIN、100PIN和144PIN，Flash内存包含32KB、64KB和128KB，SRAM包含8KB、16KB和20KB，TIMER(32-bit)包含4个，WDG包含1个,RTC包含1个，UART包含3个，I2C包含2个，SPI包含2个，CAN包含2个，UART/LIN包含2个，PWM包含16个，ADC(12-bit)包含12个通道，温度范围为-40℃-125℃。本申请实施例可以将LDO电源模块、LED驱动模块及MCU模块集成到一块芯片中，集成度高，降低PCB板设计难度，节约PCB板的布置空间，且无需要增加外围元器件即可实现多种功能，降低PCB板的复杂性，节约硬件成本。
需要说明的是，本申请实施例的三合一芯片可以选用BCD工艺流片，BCD工艺可以提供的CMOS器件设计MCU等低压逻辑单元，可以提供Bipolar和DMOS器件设计LDO、LED等功率模块，以实现多个模块的集成。
在本实施例中，稳压模块100内设置有分压电阻和多个第一开关，其中，多个第一开关用于将分压电阻的阻值调控至预设阻值，其中，多个第一开关分别导通时对应的分压电阻的阻值不同。
可以理解的是，稳压模块100内分压电阻设置为开关可调模式，通过导通不同的开关，得到不同的输出电压。其中，不同的开关对应的预设阻值不同，预设阻值可以根据导通的开关确定。
在本实施例中，稳压模块100内还设置有运算放大器、功率管和补偿电容，其中，运算放大器用于将微控制器的输入电压放大至第二预设电压区间内；功率管用于输出第一预设电流区间内的电流；补偿电容用于对微控制器进行电压补偿，以将微控制器的输出电压调控至第一预设电压区间内。
其中，第二预设电压区间可以根据具体的稳压需求具体设置，不做具体限定；第一预设电流区间可以实际输出需求具体设置，不做具体限定。
具体而言，稳压模块100可以包括运算放大器、功率管、分压电阻、补偿电容、开关等器件。运算放大器用作前置放大，增益越大，输出电压误差越小，满足±2％的精度要求；功率管用来输出较大的电流，比如满足至少250mA的输出电流要求，以驱动负载；分压电阻用来设置反馈系数，以确定输出电压；补偿电容用来设置系统的零极点，以保证系统稳定；开关和分压电阻组合，用来设置内部的分压电阻，以得到不同的输出电压比如1.8V-12V和输出电流。
进一步地，驱动模块200内设置有电压与电流转换子模块和多个第二开关，其中，电压与电流转换子模块，用于将驱动模块200接收的电平信号转换为电流信号；多个第二开关，用于将电流信号对应的电流调控至第二预设电流区间内，电压与电流转换子模块用于根据调控后的电流信号生成驱动信号。
可以理解的是，驱动模块200内的电压-电流转换子模块，通过开关选择，设置不同的电流输出，驱动后级，以满足不同负载的需求。其中，第二开关可以为寄存器，驱动模块200可以包括16个MOSFET通道；控制模块300可以通过SPI通信配置驱动模块200内部的寄存器，从而实现不同通道的通断。
在本实施例中，电压与电流转换子模块包括编码电路和驱动电路，其中，编码电路，用于将驱动模块接收的电平信号编码为目标码型，并根据目标码型导通多个第二开关中对应的开关，以生成驱动信号；驱动电路，用于为车辆负载输出驱动信号。
其中，当驱动模块200可以包括16个MOSFET通道时，是指驱动模块200的驱动电路可以具有16路MOSFET通道。
具体而言，驱动模块200可以包括编码电路、驱动电路等，来自控制模块300的高低电平信号进入编码电路，编码电路将高低电平信号按照协议编成固定的码型，并通过驱动电路送到车辆负载，例如，可以发送给LED模块，点亮LED，且可以通过导通不同的开关，设置不同的驱动电流，以满足不同负载的LED需要。
在本实施例中，微控制器10上还集成设置有第一通信模块和第二通信模块，其中，第一通信模块用于将稳压指令转换为第一高低电平，并将第一高低电平发送给稳压模块100；第二通信模块用于将驱动指令转换为第二高低电平，并将第二高低电平发送给驱动模块200。
其中，第一通信模块可以为I2C通信模块，第二通信模块可以为SPI通信模块。
具体而言，如图2所示，来自控制模块300的信号通过第一通信模块与稳压模块100连接，来自控制模块300的稳压信号经过长距离的金属连线会有损耗，稳压信号进入稳压模块100后会被内部buffer重新驱动，变成边沿更陡峭的波形，并通过内部的电平转移变成适用于稳压模块100的高低电平。
控制模块300与驱动模块2000可以通过第二通信模块连接，来自控制模块300的驱动信号经过长距离的金属连线会有损耗，驱动信号进入第二通信模块后会被内部buffer重新驱动，变成边沿更陡峭的波形，并通过内部的电平转移变成适用于驱动模块200的高低电平。第二通信模块内部包括SMIT电路等其他逻辑电路，可以使信号传输更准确有效，且由于第二通信模块可以是半双工通信，来自驱动模块200的信号也可以通过第二通信模块发送至控制模块300。
根据本申请实施例提出的多功能的微控制器，可以在微控制器上集成设置有稳压模块、驱动模块和控制模块，可以将不同功能的模块集成设置，集成度高，降低PCB板设计难度，节约PCB板的布置空间，且无需要增加外围元器件即可实现多种功能，降低PCB板的复杂性，节约硬件成本。
本实施例还提供一种车辆，包括上述实施例的多功能的微控制器。该车辆可以在微控制器上集成设置有稳压模块、驱动模块和控制模块，可以将不同功能的模块集成设置，集成度高，降低PCB板设计难度，节约PCB板的布置空间，且无需要增加外围元器件即可实现多种功能，降低PCB板的复杂性，节约硬件成本。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种多功能的微控制器，其特征在于，所述微控制器上集成设置有稳压模块、驱动模块和控制模块，其中，
所述稳压模块，用于将所述微控制器的输出电压调控至第一预设电压区间内；
所述驱动模块，用于为车辆负载输出驱动信号，使得所述车辆负载工作；以及
所述控制模块，用于接收所述车辆的稳压指令和/或驱动指令，基于所述稳压指令和/或驱动指令，控制所述稳压模块将所述输出电压调控至所述预设电压区间内和/或控制所述驱动模块输出所述驱动信号至所述车辆负载。
2.根据权利要求1所述的微控制器，其特征在于，所述稳压模块内设置有分压电阻和多个第一开关，其中，
所述多个第一开关用于将所述分压电阻的阻值调控至预设阻值，其中，所述多个第一开关分别导通时对应的所述分压电阻的阻值不同。
3.根据权利要求2所述的微控制器，其特征在于，所述稳压模块内还设置有运算放大器、功率管和补偿电容，其中，
所述运算放大器用于将所述微控制器的输入电压放大至第二预设电压区间内；
所述功率管用于输出第一预设电流区间内的电流；
所述补偿电容用于对所述微控制器进行电压补偿，以将所述微控制器的输出电压调控至第一预设电压区间内。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动模块内设置有电压与电流转换子模块和多个第二开关，其中，
所述电压与电流转换子模块，用于将所述驱动模块接收的电平信号转换为电流信号；
所述多个第二开关，用于将所述电流信号对应的电流调控至第二预设电流区间内，所述电压与电流转换子模块用于根据调控后的电流信号生成驱动信号。
5.根据权利要求4所述的微控制器，其特征在于，所述电压与电流转换子模块包括编码电路和驱动电路，其中，
所述编码电路，用于将所述驱动模块接收的电平信号编码为目标码型，并根据所述目标码型导通所述多个第二开关中对应的开关，以生成驱动信号；
所述驱动电路，用于为车辆负载输出驱动信号。
6.根据权利要求1所述的微控制器，其特征在于，所述微控制器上还集成设置有第一通信模块和第二通信模块，其中，
所述第一通信模块用于将所述稳压指令转换为第一高低电平，并将所述第一高低电平发送给所述稳压模块；
所述第二通信模块用于将所述驱动指令转换为第二高低电平，并将所述第二高低电平发送给所述驱动模块。
7.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-6任意一项所述的多功能的微控制器。
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