本帖最后由 yang377156216 于 2022-9-19 15:28 编辑
#申请原创# @21小跑堂
说在前面的话由于最近生活、工作琐事繁多，拿到开发板接近一个月之久才开启了第一篇测评的编辑，实在是与凌鸥工作人员的极速效率形成了强烈反差（之前搬新家，地址还没来得及更换，开发板就已经妥妥地飞在路上到了旧址），惭愧之余甚是感恩！于是拿到板子后，还是想要认认真真地按照之前的计划完成此次测评的，第一篇主要围绕 LKS32AT085 这颗主控芯片和配套的开发板所涉及到的资料包以及其它生态情况进行一个初步体验并且进行反馈。 之前已经参加过一次凌鸥电机专用 MCU 开发板的测评活动了，所以对这块板子还是比较熟悉也非常有亲切感的。这次的底板更新到了 V5.0 版本了，较之前 V4.0 版本的有所优化和改变，需要对比原理图查验差异细节；子板上的 MCU 为此次的主角： LKS32AT085C8Q9，QFN-48 封装， 64K flash 。
车规级芯片在测评活动的宣传页中，官方是如下介绍的： 对该芯片的规格非常满意，同时搜查了一些资料，希望弥补自己对“车规级”的认知。据了解，国内较早做车规级 MCU 的厂商有 四维创新 Autochips、比亚迪等等，他们量产的芯片也都有在汽车电子应用中出现。通过对比这几家的宣传描述语，我认为凌鸥这段内容实际上是不严谨的。 首先，一般都会叙述 AEC-Q100 的温度等级是 Grade 几，如果不添加那么默认表示最低等级的，而查看等级划分表可知，明显与它的 -40 ~ 125 ℃ 规格不相符，它应该为 Grade 2。下表为温度等级情况： Grade | Ambient Operating Temperature Range | | 0 | -40℃ to +150℃ | | 1 | -40℃ to +125℃ | | 2 | -40℃ to +105℃ | | 3 | -40℃ to +85℃ |
Grade0/1适用于传动系统或引擎盖下的应用，例如发动机控制、传输电子、转向、制动和气囊领域，Grade2/3 适用于车厢内信息通信处理和信息娱乐应用。AEC-Q100，是汽车电子协会指定的质量控制标准，该标准对每一个芯片个案进行严格的质量与可靠度确认，确认制造商所提出的产品数据表、使用目的、功能说明等是否符合最初需求的功能，以及在连续使用后个功能与性能是否能始终如一。根据是器件环境工作温度范围确定了五个等级。 其次，“具备功能安全认证的设计”这句话指的是芯片本身的 IP 有专门的设计？还是指的是能够提供配套的功能安全设计库给客户使用呢？这 2 点概念差异很大的。 最后，应该不是方便客户去进行 ISO26262 认证，而是厂家自己就需要去做这个认证的，只有同时过了 AEC-Q100 和 ISO26262 认证并且获取到相应报告才可以称其为符合车规应用标准的 MCU ，单独拿到 AEC-Q100 认证仅仅只是入门了“车规级”而已，更别说还得配备功能安全软件套件了。 车规级芯片，是指完全满足所有“车规认证”要求，并通过第三方认证机构认证的汽车芯片。与消费级芯片相比，车规级芯片需要面对更为苛刻的应用环境，对其可靠性、安全性要求极其严格。车规级认证技术难度较大，需要投入一定的人力物力和时间进行测试，同时越复杂的产品所需的时间越久、费用越高。对于新进入企业来说，即使通过车规级认证，仍然需要长时间的客户导入过程。通常认为车规级芯片需要通过 AEC-Q 系列、功能安全标准 ISO26262 的认定。AEC-Q 系列认证是车规级芯片的基本门槛，ISO 26262 标准是汽车供应链厂商的准入门票，为汽车电子电气系统的整个生命周期中与功能安全相关的工作流程和管理流程提供指导。以上涉及到一些专业术语 ”AEC-Q100 及温度等级“、”ISO26262 及功能安全等级“、”功能安全 MCU“ 等等，我将搜集查看的资料链接置于此处，可以帮助大家同维度地对比加深知识点印象： https://baijiahao.baidu.com/s?id=1735419581636066349&wfr=spider&for=pc 车规级芯片标准 https://www.**/emb/202208011870132.html 江苏润石车规 IC 宣传文 https://bbs.21ic.com/icview-3213170-1-1.html AutoChips 车规 IC https://www.shangyexinzhi.com/article/4939944.html 极海APM32功能安全套件指南 https://blog.csdn.net/jiuzhang_0402/article/details/125568219 《5万字长文说清“车规级”》 https://wenku.baidu.com/view/2110d4c29a8fcc22bcd126fff705cc1755275f0b.html 功能安全 MCU IP 设计 https://www.zhihu.com/question/449646343 关于 AECQ100认证 https://blog.csdn.net/CSDN1013/article/details/124768323 下图展示了车规级认证体系中各方面的关系结构：
芯片资料包这次芯片配套的开发资料包是由工作人员统一整理好发布给我们测评人员的，除了没有看到认证报告以及相关的测试报告，其它开发资料都涵盖到了，感谢之余还是建议早日完善官方发布渠道，目前官网只看到 UM 和 DS 手册。 从 DS 手册来看，AT085 和 MC081 除了封装形式不一样，其他基本是一样的，然后据了解程序也可以互相烧录，二者应该同属一个 die？或者说 AT 系列的应该是在之前 MC08x 系列基础上加强了 IC 设计质量管理体系然后去做了相应认证，就开发而言资源是通用的。但是不得不说，2 个不同东西披着同一套外壳确实体验不是很好，更何况 AT 系列是要走车规路线的，希望后面将它们的 UM 、 DS 、pack 包、SDK包等资源完全划分开来，一个走工业和消费市场，另一个专做汽车电子市场。好吧，我有点操心过头了！ 要达到车规级，确实还有很多功能安全代码库需要逐步添加，这样整个应用生态才得以称之为完善，不然送给一些汽车电子方案商和车企去测试评估时会举步维艰。 基础外设测试之前其实在 MC081 芯片上已经完成了很多基础外设的测试使用，不过一直没有抽时间观看官方哔站频道的培训课程，这两天才得空花了些精力好好地听了听 Lv2 的讲解视频，里面包括了所有模块的介绍以及基础使用演示，链接如下： https://space.bilibili.com/184772370/channel/collectiondetail?sid=469703 凌鸥MCU模块例程培训Lv2 此次我主要关注了时钟、CAN、Flash 和 NVR、ESD 等几个模块，也都分别做了测试验证。 时钟芯片内置 4MHz 高精度 RC 时钟，-40 到 105℃范围内精度在 ±1% 之内，105~125℃ 范围内精度在±1.5% 之内，并且支持外挂 4MHz 的外部晶振。高速时钟精度在全温范围内都属于较高的，在一些不要求误差在几十个 PPM 的应用中都可以不用外挂晶振，可以节约几毛钱成本和缩小板面积，之前用热风枪和快速冷凝剂都测试过实际的误差，在 spec 以内。子板上也没有将外部晶振设计进去，所以想了解一下如果实际需要添加外部晶振，那我该如何设计匹配电路呢？是类似 ST 的一样并联 1MHz 反馈电阻加 2 个反馈电容吗？因为如果匹配不好容易引发不起振和过振的问题。另外，如果使用有源晶振又该如何设计？并且，晶振只能是 4MHz 吗？其它参数比如 ESR 等等该如何选择，有无推荐晶振品牌和厂商？如果开发板上有做外部晶振设计，那我会直接做一个实验：手摸晶振看是否会死机（UM 手册中有描述芯片具备外部时钟故障侦测并自动切换到内部时钟的功能），另外，我会使用频谱仪或者示波器测量时钟频率看正弦波是否有失真，示波器的话勾 OSC_OUT 对 GND 的电压。 针对内部 32KHz 低速时钟，手册中也未描述其全温全压下的精度范围，由于它驱动着 看门狗的计数，如果精度太差又没有做相应的 HSI 校准 LSI 的保护措施，那么容易引发系统无故超时复位造成误动作。 ESD在手册上有描述芯片的相关性能参数，如下： 可以知道芯片抗静电能力和抗拴锁能力都还比较强，刚好公司有台打 ESD 的设备，拿板子实际做了个简单测试，测试方法为：5V 供电，主频为内部时钟倍频到 96MHz，运行闪灯程序，分别进行接触式 +-8000 V 放电和隔空 +-15000 V 放电，看芯片是否发生死机或者复位现象。最终结果还是很不错的，都顺利抗住了。 根据经验，要想加强系统的 ESD 性能，在硬件设计上需要注意电源加磁珠器件做隔离，对外的通讯接口和 IO 口上加上必要的串联电阻和并联 TVS/ESD 器件等，以及不用的 IO 口全部引到 GND去等等措施；在软件上如果可以接受复位，那可以适当降低运行主频以及在 HardFault 中添加软复位命令。 CAN在正式使用 CAN 接口前阅读了 UM 手册中相应章节，发现该 CAN 模块与 SAJ1000 芯片的规格很像几乎一致，飞利浦 SAJ1000 是一款经典的、符合 CAN2.0B 协议的 CAN 控制器芯片，仔细对比还是有很多差异的地方，比如：它带有 TX DMA 和 RX DMA 的特色功能 ，一般很少有 CAN 控制器支持 DMA 的，最多也只支持 RX DMA ；还带有休眠和总线唤醒功能，这点能让 MCU 进入到最低的低功耗模式，此时 CAN 控制器也是休眠的，通过总线上的数据变化直接将 MCU 唤醒，这点也曾经在新唐的单片机上体验过，别家的都是需要将 CAN 口提前配置为 IO EXTI 然后通过外部中断线将 MCU 唤醒的。 还观看了 CAN 模块的教学视频，发现视频中的 PPT 有一处明显错误，凌鸥的 CAN 应该不能叫 bxCAN吧！? 如下： 例程中已经具有 CAN_Sleep 接口了，调用接口后 CAN 休眠了，然后上位机发送一帧数据后将 CAN 模块唤醒，正常工作后周期性地发出数据到总线上，CAN 唤醒测试图如下： 由于位时间序列寄存器与 SAJ1000 是一样的，所以在计算波特率和采样点时可以使用相同的工具来完成，尽管手册中已经包含了很多推荐的波特率和采样点设置参数，但使用工具更加灵活，工具会放到附件中名叫 “CAN波特率计算器（SJA1000）”，只是需要注意 BTR0/BTR1 中还包括了采样模式等其它位，一般 CIA 也会推荐在中低速（125K 以内）CAN 都设置成三倍采样模式而高速 CAN 用单次采样模式，CIA 也会有推荐的波特率和采样点设置，如下： 如果总线上的采样点和波特率有较大偏差，那么容易触发 ECC 为非 0 情况，实际 1M 波特率总线通讯过程中测试，数据帧不会发生错序情况（这点在以前遇到过，特别是强干扰环境下较为容易发生）。使用工具改写波特率设置如下： 接着还跟着视频对 TX DMA 和 RX DMA 功能进行了实验，发现 RX DMA 示例中 Can_RX 数组无法正确被赋值但 CAN 接收缓存区是已经有正确数据的，像是 DMA 没有被正确触发搬运，这点一直没有找到解决办法，希望后面能与凌鸥工程师进一步沟通 ；TX DMA 的功能是跑通了，需要注意发送第一帧 CAN 数据时需要使用常规的发送 API 进行一次触发，后面的再由 DMA 去自动搬运数据到 TX FIFO 中。 在设置 CAN 接收 ID 滤波器的时候，发现“CAN_AMR 对应位是 0，表示接收到的 ID 对应位需要同 CAN_ACR 对应位匹配；CAN_AMR 对应位是 1，表示接收到的 ID 对应位不需要同 CAN_ACR 对应位匹配”，这里的 mask 与 ST 的bxCAN 含义正好相反，需要特别注意哟！ 最后还有一个小的知识点，就是如何关闭自动重传功能，例程中的 CAN 发送 API 默认是带有自动重发机制的，也就是说在拔掉 CAN_H 或者 CAN_L 其中一根线后发送一帧数据，此时会因为总线故障问题而导致暂时不能送至总线，当硬线恢复正常后会看到控制器自动重发了一帧数据到总线上去，这就是因为默认发送接口带有重发功能的。有些时候，比如汽车 CAN 总线上不希望某些特定帧带有重发，这样会造成总线负载过大而一直引发大量错误，所以此时就必须使用不带重传功能的发送了，在底层驱动接口中可以做如下修改，其实用到的就是 CAN->CMR 寄存器中的 INTR_TRANS 位做到中止传输未正常发送的帧，这点后面可以封装成另一个发送 API 函数： Flash 和 NVR对 flash 和 nvr 区域进行读写实验，可以模拟 EEPROM 的功能对用户数据进行保存，与之前遇到的内嵌 flash 不同，它可以按照字节对齐方式写入数据，更加接近 EEPROM 的操作方式。 小结就作为开发者的我而言，熟悉车规认证和车规方案开发技术的道路就已经很不容易了，而作为国产芯片厂商要做好一颗车规级芯片就更加艰辛了，是不是可以考虑找一些简单点的应用作为突破口？附件内容放了此次用到的 CAN 波特率计算工具，不包括开发板的资料包，这个包还是由原厂优化完善后再发布出来吧，我们坐等就好。最后还是祝愿凌鸥吧，在这条路上越走越远、越走越好，“强大内芯，稳定表现”，早日实现“真正的车规化”！
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