S32M24x芯片资源和应用方案介绍

本文导读

近年来，汽车电子技术快速发展，带来的安全问题日益突出，人们对功能安全的需求越来越强烈，在汽车电机控制应用，即使是“低端”电机控制应用也越来越需要满足ASIL-B或更高的标准。电机控制应用的芯片多种多样，然而高度集成且能满足功能安全的芯片却很少，您还在为寻找此类芯片而烦恼吗？不妨来看一下NXP新推出的S32M2xx。  

S32M资源优势介绍

S32M2xx是一个基于ARM Cortex M4F或M7F内核，功能安全等级达到ASIL-B，且集成MOS管预驱的用于电机控制的芯片，S32M2xx有多种型号，S32M241~S32M244型号是内部集成S32K144内核和AE外设，如图1；S32M274和S32M276是内部集成S32K312内核和AE外设，如图2。芯片内核部分引脚与AE外设部分引脚在内部相连，内核通过SPI进行通信来控制AE外设。因为芯片集成度高，硬件电路设计会很简单。

图1  S32M24x芯片框图

图2 S32M27x芯片框图

芯片资源介绍

S32M24x和S32M27x的AE外设基本一样，主要资源区别在于内核部分，图3和图4展示6种型号的资源差异。资源越丰富的型号成本越高，实际应用应根据需求，选择合适的型号，一般优先选择S32M24x型号。下文主要介绍S32M24x的资源。

S32M24x内核部分主要特点：

 32位ARM Cortex-M4内核高达80MHz；

 具备FPU、MPU、DSP、TPIU、DMA、CRC模块和安全模块CSEc；

 嵌套中断向量控制器(NVIC)、唤醒中断控制器(AWIC)、不可屏蔽中断(NMI)；

 软件看门狗(WDG)、硬件看门狗(EWM)；

 调试接口：SWD和JTAG；

 带ECC的FLASH、EEPROM和RAM；

 FastIRC(48 MHz)、Slow IRC(8 MHz)、Low-power oscillator(128 KHz)；

 外部晶振支持4~40M，PLL 单元(最大 320 MHz VCO)；

 具备通信模块:LPUART、LPSPI、LPI2C、FLexCAN；

 FlexIO，可模拟UART、SPI、IIC、IIS和PWM生成；

 低功耗定时器LPTMR、LPIT和一个比较器模块(CMP)；

 4个FTM，支持定时、输入捕获，输出比较和PWM产生；

 一个TRGMUX、两个PDB和两个12bit的ADC模块，可用于电机控制的电压、电流和温度采样等；

IO支持5V 电源和高ESD/EFT 性能。

AE外设特点：

12V供电，集成线性电压调整器可选择3.3V或5V，用于内核部分供电；

额外的5v稳压器可输出30mA的电流，可用于外部设备，如外部CANPHY或传感器；

一个电源管理控制器(PMC)，支持多种电源模式；

集成三个高边和三个低边预驱，在40khz目标总栅极电荷有75nC；

使用外部电感和二极管的Boost DC/DC转换器选项；

使用外部电容器的充电泵；

内部ADC的高边漏极(DC Link)电压监测；

内部ADC的相位电压测量，可用于方波控制的反电动势检测；

高边和低边驱动器保护的去饱和比较器；

桥接电源过压和欠压检测；

带过流比较器的电流检测；

一个可编程增益的DPGA，可用于电机控制中的电流采样；

模块时钟42MHz，与内核的SPI通信支持4~10MHz；

CAN PHY支持5M的CANFD通信；

LIN PHY支持CXPI协议，完全符合LIN 2.x标准和SAE J2602-2 ，可用于高压(12V)PWM输入。

图3 S32M2xx各型号对比

图4 S32M2xx各型号对比

芯片优势和特点

可满足功能安全等级为ASIL-B的应用需求和车规Grade 0的应用目标；

集成LDO、CAN PHY/LIN PHY(看具体型号)和MOS管预驱等，节省外围器件；

具有硬件去饱和保护、过压保护、欠压保护、过流保护和温度监测，电机控制更安全；

NXP提供电机控制例程代码，可通过S32DS 3.5版本配置生成驱动代码，加快开发。  

S32M应用方案介绍

S32M24x，主要用于三相无传感器无刷直流(BLDC/PMSM)电机控制，可选择方波控制和单电阻FOC控制。S32M24x在电机应用上与S12ZVM相似，两种芯片是并存的关系，S32M24x更偏向于有静音、功能安全、信息安全、更高算力、security要求的电机控制的应用。其应用场景有很多，例如：燃油泵、水泵、油泵、暖通空调鼓风、发动机冷却风扇、电动超级充电器、可逆雨刷、电动车窗升降器、动力天窗等。

图5 S32M244的应用框图(带LIN PHY)

图6 S32M244的应用框图(带CAN PHY)

S32M2xx支持汽车12V电池供电，可满足汽车中大部分直流无刷电机的应用，以及ASIL B等级的功能安全需求，还有助于降低硬件设计难度和减小客户的PCB尺寸，降低成本和缩短开发周期，实现更高性价比的电机控制设计。  

　　审核编辑：汤梓红