全国大学生智能车竞赛与飞思卡尔S12单片机

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又值盛夏,一年一度的全国大学生智能车竞赛暨第二届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛正在全国紧锣密鼓地开展。在去年全国范围59所大学112支参赛队伍的基础上,今年的大赛规模更扩大到全国近200所大学,参赛队伍超过300个。7月份在全国的五个赛区展开的预赛比赛异常激烈,各个赛区的优胜队伍将于8月底在上海交大赛场进行总决赛的角逐。

全国大学生智能汽车竞赛是教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养而设立的大学生设计竞赛。朝气蓬勃的青年学生是未来汽车电子行业发展的希望,培养顶尖的创新人才,需要各级教育部门及汽车相关行业的参与配合。这一具有积极意义的赛事从启动以来,获得全国范围内具有控制科学与工程学科博士授予点的高校及包括港澳在内的有关高校大学生的积极响应,来自全国高校的参赛人员参加了飞思卡尔S12微控制器应用短期强化培训课程,并组队进行自主设计、制作及调试,通过进行校内比赛选出最强的队伍代表学校参加全国比赛。

飞思卡尔是汽车电子半导体器件市场领先的供应商,其中在8位、16位及32位汽车微控制器的市场占有率居于全球第一。飞思卡尔的S12是一个非常成功的芯片系列,在全球以及中国范围内被广泛应用于各种汽车电子应用中。例如引擎管理、安全气囊、车身电子、汽车网络和资讯娱乐等。本次大学生智能车设计竞赛,参赛者即在所提供的以MC9S12DG128单片机为主控芯片的模型车体的基础上进行设计,制作出具有自主道路识别能力的智能汽车。

为汽车竞赛而设的S12平台

飞思卡尔S12系列具有16位解决方案的固有优势,如代码简短高效、功耗低、体积小巧、购买和开发成本低、可以升级到50MHz,同时能够达到通常只有32位控制器才能达到的性能水平。而这些显著优点来源于增强CPU,以及与XGATE协同处理器的结合。S12是一个广泛应用在汽车上的芯片系列,它被全球领先的汽车生产商采用,并具有为中国市场度身定造的相宜价格和性能。

S12X MCU系列产品基于HCS12车用产品系列的基础结构,并进一步提升了HCS12系列的功能,从而成为车身控制和网关应用的理想之选。首先,S12X系列与HCS12具有显著的不同。S12X系列采用一个增强CPU,可以额外处理172条指令,从而显著提高性能和效率,并改进了存储器变换、代码效率和32位计算。同时,该系列保持了与HCS12系列的高度引脚和代码兼容性。二者的高度兼容性可以使HCS12用户很容易地升级并实现S12X系列的高操作速率,利用S12X的新特性来优化应用设计以获得更高的性能表现。S12X系列不但保留了HCS12的16位效率,并且建立了一条高效的迁移路径,可以帮助汽车厂商节省投资。S12X系列可为当前的HCS12 微控制器用户提供轻松的性能升级,并达到五倍于HCS12微控制器的性能。S12X采用增强内核和增强外围设备,提高总线速度最高可达40 MHz(HCS12只能达到25 MHz),并且具备完全的CAN功能,改进了中断处理能力。

S12X 的软件可与HCS12相容,并增加了一个平行处理的XGATE模块。该模块是一个智能的、可编程的直接内存存取(DMA)模块,可以处理中断处理、通信和数据预处理,并为其它任务释放一部分CPU空间,从而提高性能。

在许多嵌入式系统中,响应实时中断事件耗费了微控制器中相当大部分的性能。一般而言,中央处理器(CPU)是处理中断事件的唯一资源,它同时还必须满足应用的处理和反应时间要求。

XGATE是S12X上的全新模块。S12X系列在业界率先采用了XGATE模块,这种多功能的高效协处理器是专为处理中断事件设计的,而无需CPU的介入。XGATE从随机存取存储器(RAM)运行,速度达到CPU时钟的两倍(80MHz),可以承担主CPU的基本网关活动和外围设备相关处理等任务,并将CPU从执行耗时的中断处理程序的工作中解放出来,而专注于执行与应用相关的任务。这种强大组合可以实现最佳的实时事件处理,并优化系统性能。这一并行架构可支持更多的确定性中断处理,使设计工程师能够避免核心功能与中断处理之间的冲突。

S12X 微控制器特性

- 512KB的闪存 (计划的版本达到32KB到1MB 的闪存)
- 40MHz的增强CPU
- XGATE模块
- 32KB 的RAM、4KB的EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)
- 5路控制器区域网络 (CAN)通信接口(仅限于HCS12XD )
- 6路串行通信接口/本地互联网(SCI/LIN)、3路串行外设接口 (SPI)、2路集成电路间总线(I²C)通信接口
- 高级中断功能
- 增强的捕捉定时器
- 优先中断定时器
- 10位模数转换器(ADC)
- 8信道的脉冲宽度调制(PWM)
- 带有追踪缓存的片上单线后台调试模式(BDM)
- 在-40℃至 +125℃的温度范围内运行

XGATE协同处理器功能

- 外设协处理器
- 可编程的直接存储器访问(DMA)控制器
- 实时中断处理程序
- 虚拟外设控制器

关于全国大学生智能汽车竞赛

“飞思卡尔”杯全国大学生智能车赛由高等学校自动化专业教学指导分委员会主办,飞思卡尔半导体公司协办,并由各个分赛区的承办大学组织。比赛以迅猛发展的汽车电子为背景,涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技创意性比赛,旨在培养大学生对知识的把握和创新能力,以及从事科学研究的能力。

竞赛以飞思卡尔的汽车用S12微控制器芯片作为智能模型车之主控芯片。组委会提供统一智能车竞赛车模、飞思卡尔的单片机HCS12开发板、开发软件CodeWarrior®和在线调试工具等。参赛队将在车模平台基础上,制作一个能够自主识别路线的智能车,在专门设计的跑道上自动识别道路行驶。比赛名次将主要取决于赛车单圈最短时间。

飞思卡尔汽车电子解决方案

作为全球最大的汽车电子半导体供应商,飞思卡尔一直致力于为汽车电子系统提供全范围应用的单片机、模拟器件和传感器等器件产品和解决方案。飞思卡尔在汽车电子的半导体器件市场拥有领先的地位并不断赢得客户的认可和信任。其中在8位、16位及32位汽车微控制器的市场占有率居于全球第一。

今后汽车电子将更加朝着网络化和智能化的方向发展,飞思卡尔的16位S12系列微控制器是顺应市场发展需求而开发的。作为全国大学生智能汽车竞赛所有参赛队选用的核心控制模块,S12这一成功的芯片系列为青年学子带来更多创意天地,它也必将在更广阔的天地发挥出色性能。

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