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S12MagniVAFS自适应前照灯（随动转向前大灯）解决方案

本文针对汽车前大灯随动转向系统（AFS自适应前照灯系统）控制，提出基于飞思卡尔
S12ZVL的混合集成芯片解决方案。本文详细描述汽车前大灯随动转向系统的软硬件设计框图，同
时介绍基于飞思卡尔的LIN驱动包的控制器LIN通讯实现。
引言
汽车前照灯是汽车上重要的安全部件。当前大部分汽车头灯的照射角度是固定的，当汽车在
弯道上行驶时，由于光束不能偏转，光照视野不能满足驾驶要求。所以当在夜间行驶转弯的时候，

会因为行驶角度问题出现一定的“盲区”，这会在一定程度上影响行车的安全。在照明光线固定的情
况下，这个盲区是不可避免的，所以“AFS灯光随动转向系统”就应运而生了。它能根据汽车的转向
信号以及车速信号等，自动调节车灯光束的方向，确保车辆在转弯时无延迟的对准即将进入驾驶员

视野的路面，为驾驶员提供最优的照明效果，确保夜间转弯行车的安全，提高了汽车的主动安全性。
如图1所示，AFS系统以车辆在转弯时方向盘的转角以及汽车瞬时车速作为控制参数输入，
根据设计的控制算法得到与车速和方向盘转角相适应的车灯转角，并以之作为目标角度来对汽车前
大灯进行随动调节。同时通过计算车身前后桥传感器信号，自动调节大灯高度位置，以适应不同道

路坡度的照明需求。本文提出了基于S12ZVL的AFS执行控制器设计，从而实现与AFS主控模块
之间的LIN通信，并驱动步进电机转动HID灯。

图1AFS系统效果图
1.S12ZVL特点
S12ZVL系列是S12MagniV混合信号微控制器组合的一部分，提供智能、优化集成的高电压
组件。此新系列基于LL18UHV技术，可在单一芯片上结合高度可靠的180纳米非易失性存储器和
高电压模拟组件，这些高电压模拟组件能够承受负载突降时汽车环境的严苛要求。S12ZVL产品系
统集成了一个LIN物理层、受ESD保护的12V输入引脚(能够进行ADC测量)以及在3.5V至40V
之间操作的汽车稳压器(为霍尔传感器或RGBLED等片上和片外功能提供稳定的电源)。S12ZVL系
列包括可扩展和引脚兼容的MCU，提供广泛的内存和封装选件。它重新利用最新推出的S12Z内核、
IP和工具，轻松从现有的S1216位产品进行迁移。此外，S12ZVLMCU集成了一些主要特性，包
括所有内存(闪存、EEPROM和RAM)上的ECC功能和精确到1.3%的片上振荡器，这可消除外部晶
体振荡器或共振器对LIN通信的要求，其结构框图如图2所示。
同时S12ZVL系列包括属于飞思卡尔SafeAssure功能安全保障计划的第一款16位MCU，旨
在符合ISO26262(ASILA)要求的功能安全标准。

图2S12ZVL系列结构框图

2.AFS执行控制器设计
AFS执行机构是由一系列的电机和光学机构组成。一般有投射式前照灯，对前照灯垂直角度
进行调整的调高电机，对前照灯水平角度进行调整的旋转电机，对基本光型进行调整的可移动光栅，

此外还有一些附加灯，如角灯等等。
如图3所示，电控单元LCM通过CAN总线从方向盘角度、车速、车身高度位移传感器分别
取得转向轮旋转角度、车体速度和车身倾斜度的精确信息。角度和速度信息通过LCM模块精确计
算后产生输出信号，通过LIN总线通讯分别控制左右两个执行机构，来控制旋转电机对前照灯进行
水平旋转，倾斜度信息控制调高电机对前照灯进行垂直旋转。

图3AFS系统结构

2.1硬件设计
执行控制器采用S12ZVL来实现LIN通讯并控制步进电机调整车灯上下左右运动，同时实现
一些辅助功能等。由于S12ZVL集成了LDO，LIN物理层等，所以可以简化电路设计，减小PCB
的尺寸。S12ZVL通过SPI接口来配置两路NCV70522的电机控制参数，比如步进电机控制细分数，
运行电流等，同时S12ZVL通过Timer模块产生不同频率脉冲来控制步进电机的速度，硬件结构图
如图4所示。

图4AFS执行器硬件结构图及电路板

2.2软件设计
S12ZVL的编程调试可以使用飞思卡尔的CodeWarrior10.6环境，界面比较人性化。AFS执行
控制器程序包含主程序，LIN驱动程序，步进电机芯片的控制程序及标定程序等部分。其中主程序
流程图如图5所示，LIN驱动程序可以使用飞思卡尔的LIN软件包，其初始化可以通过LIN软件包
提供的接口函数实现，步进电机驱动IC的初始化主要通过SPI通讯来实现，可以配置电机驱动IC
的工作电流，步进电机的细分数等参数。在主循环中通过使用状态机来实现函数的跳转，从而实现

LIN报文接收。
除了主程序之外，还有timer的中断服务程序，中断服务程序可以控制两个步进电机的运行及
停止，实现步进电机的加减速运动，同时也能实