「下载」《BOSCH汽车电气与电子(德文第6版)》——BMW工程师教你学汽车电子

内容提要

《BOSCH汽车电气与电子（中文第2版德文第6版）》由最新的德文第六版《汽车电气与电子》翻译而来。全书内容涉及力学、机械、材料、声学、光学、电工学、电子学、汽车、发动机、计算机、信息通信与自动控制等众多基础学科和技术领域，图文并茂，内容丰富，叙述简明扼要，既有手册般的工程参考作用，又具有较高的学术参考价值，是一部全面了解汽车电气与电子技术现状和全貌不可多得的技术参考书。该书可供汽车专业高等院校师生，汽车整车制造企业汽车电气与电子系统集成设计工程师，汽车电子与电器相关企业与科研院所工程技术人员，汽车维修技术人员、维修工人，以及汽车行业汽车技术与产品相关管理人员学习与参考。

作者简介

康拉德·赖夫（Konrad Reif）教授，工程学博士，毕业于德国雷根斯堡大学物理系。1997年以一篇关于非线性调节的论文获博士学位，同时获通用和理论电子学专业的教师资格。1997-2002年在慕尼黑BMW公司变速箱开发部工作，于2002年受聘于拉文斯堡高等职业学院任教授，担任汽车电子学教研室主任。赖夫教授目前的研究方向为非线性汽车系统的控制和调节，应用于汽车上机电系统的联网。《博世（BOSCH）汽车工程手册》编写组成员、多年来一直从事BOSCH系列图书的组织编写工作，慕尼黑工业大学兼职教授，《ATZ电子学》杂志的科学顾问。译者孙泽昌教授，1953年7月生，河北沧州人，中共党员。1976年毕业于哈尔滨工业大学，1981年于该校工业自动化专业获工学硕士学位，1999年于同济大学模式识别与智能控制专业获工学博士学位。现任汽车学院副院长，汽车学院汽车电子学科方向责任教授。研究方向为汽车电子、电动汽车动力系统集成与控制。

目前主要从事新能源汽车动力系统集成与控制、电液复合制动系统技术，蓄电池成组与管理技术等新能源汽车电子的研究工作。目前兼任中国汽车工程学会电动汽车分委员会副主任委员、汽车电子分委员会副主任委员、中国汽车技术标准化委员会电动车辆分委员会副主任委员、中国汽车工程学会特聘专家、中国汽车工业科技奖终评专家。自2000年以来，承担了多项国家863、973计划和上海市新能源汽车相关重大研究课题研究。研究成果曾获国家科技进步二等奖一项、上海市科技进步一等奖一项、上海市科技进步二等奖一项。近5年在国内外刊物和会议上发表学术论文近50余篇，其中EI检索论文约20余篇，申请与授权专利6项。

第一章汽车电气与电子系统

第一节概述

第二节发动机管理系统 Motronic

第三节柴油机电子控制 EDC

第四节照明系统

第五节电子稳定性控制ESP

第六节自适应车速控制ACC

第七节乘员安全系统

第二章网络技术基础

第一节网络拓扑

第二节网络组织

第三节 OSI-参考模型

第四节控制机制

第三章车载网络

第一节系统的交互功能

第二节总线系统的技术要求

第三节总线系统的分类

第四节汽车中的应用

第五节网络互连

第六节车载网络举例

第四章总线系统

第一节 CAN总线

第二节 LIN 总线

第三节 MOST总线

第四节蓝牙

第五节 FlexRay

第六节诊断接口

第五章电子系统架构

第一节历史

第二节技术现状

第三节概念定义

第四节 E/E架构模型

第五节 E/E架构开发

第六节发展趋势

第六章机电一体化

第一节机电一体化系统极其组成部件

第二节研发方法学

第三节展望

第七章电子学

第一节半导体技术基础

第二节分立的半导体元件

第三节单片集成电路

第四节半导体元件及电路板的制造

第八章控制器

第一节使用条件

第二节结构

第三节数据处理

第四节控制器中的数字组件

第九章软件

第一节电子系统的开发目标

第二节对汽车软件的要求

第三节汽车软件的工作方式

第四节汽车软件结构

第五节开发流程

第六节软件开发的质量保证

第七节汽车软件的开发

第十章汽车用传感器

第一节基本原理与概述

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关于S32K系列汽车级MCU，NXP工程师给出的10个小tips

S32K144是NXP推出的基于ARM Cortex-M4F内核的汽车级通用MCU系列S32K1xx的第一颗高性能单片机。本文首先简要介绍S32K系列MCU的内核和片上资源信息，然后列出S32K软件开发和硬件设计FAQ，供大家参考。

S32K系列MCU概览

S32K1xx是S32K系列MCU的第一代产品，其中S32K11x系列的内核是ARM Cortext M0+，其是之前2014年8月份量产的KEA系列MCU的升级产品，相对于KEA，其CAN的IP从之前的MSCAN升级到FlexCAN，并且支持BOSCH最新的CAN-FD，大大提高了CAN总线的通信带宽，另一个特点是增加了4个通道的eDMA，可以完成外设与内存之间的数据搬移，减轻CPU负担，提高了MCU的系统处理能力，此外存储器管理增加了MPU——存储器保护单元，并且RAM和Flash可以支持到最大24KB和256KB。

S32K14x系列的内核是ARM Cortex-M4F，带DSP指令集和单精度浮点数处理单元(FPU), 且最高频率可运行到112MHz，其计算性能大大提高，能够提供相对于150MHz的PowerPC e200z4内核的计算能力，其CAN最多支持3个FlexCAN，且全部支持CAN-FD(S32K148)，RAM和Flash也最大支持到256KB (RAM) 和2MB (Flash)，管脚封装支持LQFP-64至最多LQFP-176，外设ADC具有两个独立的12-bit精度SAR型ADC模块(每个模块16个通道，总共32个通道)，支持FlexIO以及硬件加密模块CSEc，以及更加丰富的定时器timer模块、S32K148还扩展了以太网(ENET)、QSPI(支持外扩NOR Flash，支持线性地址映射，本地代码执行)，ETM Trace(高级调试跟踪功能)，以及串行音频接口(SAI)的支持，极大的丰富了外设接口和功能扩展性。

S32K1xx系列MCU支持功能安全ISO-26262 ASIL-B等级，NXP提供安全手册(Safety Manual)和FMEDA以及安全支持帮助客户实现未来汽车电子产品对功能安全的要求。

此外，S32K1xx系列MCU提供了免费的软件开发集成环境——S32DS for ARM，以及集成Processor Expert的图像化配置外设底层驱动(LLD)的软件开发套件(SDK)，让用户可以快速熟悉使用本系列MCU，并快速完成产品原型验证，大大缩短了产品的开发周期，满足汽车电子产品快速发展的市场需求。

1

S32K1xx系列MCU内核及外设资源

2

S32K11x与S32K14x系列MCU对比

3

S32K1xx与KEA MCU引脚兼容性

S32K1xx系列MCU与KEA系列之间的引脚兼容性如下表，相同的引脚封装可以做到pin-to-pin的兼容，当后期需要增加功能，扩大存储器时，可以实现无缝升级。此外S32K1xx系列与下一代S32K2xx系列也会做大引脚pin-to-pin兼容。

4

S32K1xx的part number命名规则

Tips

从part number的X位有对芯片工作最大频率的限制，如果该字母为M或者H的S32K14x part，意味着其不能运行112MHz的HSRUM模式。

a）关于运行模式和内核速度

S32K14x系列MCU有RUN、HSRU和VLPR等三种运行模式和STOP1/2与VLPS等三种低功耗模式，其相互转化状态机如下图：

各种模式下可用的时钟源、系统/内核时钟、总线时钟和Flash时钟频率限制如下：

注意：

HSRUN模式只有需要内核频率大于80MHz时才使用，低于等于80MHz是推荐使用RUN运行模式。

S32K14x系列MCU的内核Cortex-M4F要跑到112MHz的内核频率，必须将其配置为高速运行模式(HSRUN)，且环境温度不能大于105°，该模式下不允许对Flash进行擦除和编程操作。

VLPR——Very Low Power RUN模式，限制系统/内核频率以及总线频率为4MHz，而Flash时钟为1MHz，其目的是系统长期工作在低功耗模式下，降低(周期性)唤醒时的功耗，从而进一步降低系统功能；该模式下不允许对Flash进行擦除和编程操作。

b）S32K1xx系列MCU的ADC模块使用

S32K1xx系列MCU的ADC模块与之前我们使用的S12系列MCU的ADC模块有所差异，如果单独使用ADC模块，则只能实现单通道软件触发采样，且都是通过ADC的状态和控制寄存器SC1A，配置ADCH选择具体的单次采用通道实现的，其采用结果也从ADC数据结果寄存器RA读取：

要想实现单次触发多个通道采用则需要配合相应的PDB模块通过硬件触发的方式才能实现：

c）关于片内集成的RTC模块

S32K1xx片内集成了带补偿功能的高精度(误差在0.12 ppm ~3906 ppm)的RTC——实时时钟模块，区别于以往S08/S12(X)以及KEA的RTI模块，其可以支持外部32.768KHz的有源晶振输入或者内部IRC (eg.128KHz LPO) 分频得到的1KHz LPO1K_CLK参考时钟作为参考时钟；其中外部32.768KHz的有源晶振输入能够提供足够的精度保证。

Tips

S32K1xx的RTC模块仅支持外部有源32.768KHz晶振输入，不能支持无源32.768KHz晶振输入作为参考时钟。

其在最低功耗模式VLPS下是不能正常工作的(处于OFF状态)，这也就意味着，在功耗低于1mA时Tips，S32K1xx的RTC时不能继续提供实时时钟的。

软件开发工具支持及SDK使用

支持的软件开发集成环境

NXP：S32DS for ARM v1.3/v2.0

ARM Keil：推荐V 5.20以上版本，通过Software Packs的方式实现对S32K系列MCU的支持： Keil Microcontroller Development Kit (MDK)

IAR System：推荐v 7.8以上版本（IAR Embedded Workbench for ARM）

Tips

S32DS NXP针对其最新32位汽车MCU的软件开发集成环境，是基于eclipse架构和GNU工具链(gcc编译器和链接器以及gdp调试软件)的免费工具，其他可以通过以上给出的官网链接下载，通过个人邮箱账号登录下载获取安装激活码；关于S32DS的使用，请关注我的微信公众号——“汽车电子expert成长之路”，阅读S32DS使用tips系列文章。

对于Keil的MDK，请下载5.20以上的版本，通过安装Software Packs实现对S32K系列MCU的正常，安装S32K的pack后，能够获取S32K系列MCU的启动文件、Flash算法文件、默认链接文件(分散加载文件)和SDK(RTM1.0版本)。

IAR是S32K系列MCU的AutoSARS MCAL默认支持的编译工具，所以如果用户想使用S32K系列MCU的AutoSARS MCAL开发应用程序，建议安装使用IAR Embedded Workbench for ARM。

支持的软件下载和调试器

调试器(debugger):

PEmicro: U-Multilink/ U-Multilink[FX]

Segger: J-Link V9.4及以上版本 + 软件J-Link V6.00d以上

编程器(programmer)：

PEmicro: Cyclone MAX/Cyclone universal / Cyclone universal [FX]

Tips

推荐客户使用低成本的J-Link调试器开发和调试S32K系列MCU，但一定切记，淘宝网购买J-Link时，买v9.4以上版本的J-Link，并安装使用最新的J-Link上位机软件(建议至少v6.00d以上版本)。如果使用J-Link v9及之前版本的J-Link(比如v7和v8)，则无法识别S32K系列MCU，也不能在其上位机软件中找到S32K的算法文件；其J-Link硬件也不能通过更新固件的方式升级到V9.4以上版本。

推荐客户使用专业的Flash编程量产工具Cyclone MAX/Cyclone universal / Cyclone universal [FX]作为产线批量编程，以避免编程过程对S32K造成EOS损伤。

SDK介绍及使用

S32K系列MCU提供的SDK——Software Development Kit是基于ARM的CMSIS (Cortex-M Microcontroller Software Interface Standard) 标准开发的，并可以通过Processor Expert图像化配置生成S32K系列MCU的内核外设底层驱动程序、启动文件和链接文件，其中还集成了LIN协议栈和FreeRTOS实时操作系统，方便用户快速上手，用户只需少量的精力和学习就可以完成外设底层驱动开发。

SDK除了支持S32DS之外，还支持S32K的其他第三方软件开发工具，比如Keil的MDK和IAR或者Greenhill的MULTI IDE。

（SDK的软件虽然经过了相应的测试，并提供相应的测试报告和结果，但其具有免责协议，用户使用到实际的产品中时，还是需要做产品整体软件质量测试，才能保证产品的可靠性和稳定性）

Tips

a.不同的SDK版本之间可能存在差异，S32K144推荐使用SDK RTM 1.0版本，S32K142和S32K148等part只有SDK V0.8.4(S32DS for ARM v2.0 IDE安装包中自带的SDK)及以上版本才可以支持，具体每个SDK版本之间的差异和相对于上一版本的bug 修复，请参考其安装目录下的ReleaseNotes.pdf