MCU开发中，RTD的介绍与模块详解

一、恩智浦 NXP S32K3平台开发，相关概念介绍

1.1 RTD

RTD：（Real Time Drivers）是一种实现复杂软件接口抽象的体系结构，就是基于S32K3平台开发时，NXP为我们提供了一个平台。

它结合了AUTOSAR和专有软件体系结构的低级驱动程序，将以前的MCAL和SDK合并到了一个软件平台。如此，简化了汽车软件开发的成本和复杂性问题。

1.2 MCAL

MCAL（Microcontroller Abstraction Layer）是 Autosar（Automotive Open System Architecture）中的一个重要组成部分。MCAL 提供了一组与底层硬件相关的 API 和服务，使高层应用程序能够与底层硬件进行通信和交互，以便实现系统的功能。

常见的 MCAL 模块包括：

DIO（Digital Input/Output）模块：用于控制数字输入和输出，如控制车灯等。
ADC（Analog-to-Digital Converter）模块：用于将模拟信号转换成数字信号，以便交给 MCU 进行处理。
PWM（Pulse Width Modulation）模块：用于生成脉冲宽度调制信号，以控制电机、空调等设备。
ICU（Input Capture Unit）模块：用于捕获外部输入信号的时间信息，并将其转换成数字信号。
GPT（General Purpose Timer）模块：提供一个通用定时器，用于处理周期性的任务。
WDG（Watchdog Timer）模块：用于监测系统运行状态，防止应用程序出现错误而导致系统崩溃。
此外，MCAL 模块是整个 Autosar 框架中相对底层的组件，为下层硬件提供了一个抽象层，使上层应用程序能够更加方便地进行开发和移植，从而提高了系统的灵活性和可维护性。

二、恩智浦 NXP S32K3平台的RTP模块

模块名（英文全称）	解释
ADC（Analog-to-Digital Converter）	用于将模拟信号转换成数字信号，以便交给 MCU 进行处理。
DMA (Direct Memory Access)	直接内存访问，是一种允许某些处理器或硬件子系统在没有中央处理器干预的情况下读取和写入主内存的技术。
C40 (Cotex-40)	一个高性能、低功耗的微处理器系列，用于汽车电子和其他嵌入式应用。
CACHE (高速缓冲存储器)	一种用于提高计算机性能的技术，通过存储常用的数据和指令来减少从主内存访问数据的时间延迟。
CLOCK (时钟发生器)	为计算机系统提供计时和同步信号的设备或模块。
EMIOS (Enhanced Modular I/O Subsystem)	增强型模块化输入/输出子系统，是一个高性能、可配置的模块，用于处理和控制各种输入/输出信号和接口。
PWM（Pulse Width Modulation）	用于生成脉冲宽度调制信号，以控制电机、空调等设备。
FLEXCAN (Flexible Controller Area Network)	一种用于汽车和其他嵌入式系统的串行通信协议，用于连接电子控制单元（ECU）。
LPI2C (Low Power Inter-Integrated Circuit)	一种低功耗版本的 I2C 通信协议，用于在微控制器和其他设备之间进行通信。
LPUART (Low Power Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)	低功耗版本的 UART（通用异步收发器），用于在微控制器和其他设备之间进行异步串行通信。
OSLF (Operating System Layer Framework)	操作系统层框架，是一个为嵌入式系统提供操作系统功能的软件框架。
POWER (Power Management)	电源管理模块，用于控制和管理设备的电源供应，以优化能源使用和提高设备的性能。
QSPI (Quad SPI)	四线 SPI（串行外设接口）协议，用于在微控制器和其他设备之间进行高速串行通信。
SCHM (Schedule Manager)	调度管理器，用于管理和调度嵌入式系统中的任务和中断。
SIUL2 (Silicon Labs UNI-CORE2)	Silicon Labs 的 UNI-CORE2 是基于 ARM Cortex-M4 的微控制器系列，用于各种嵌入式应用。

三、模块详解

3.1 EMIOS (Enhanced Modular I/O Subsystem) 增强型模块化输入/输出子系统

Emios提供了丰富的输入输出功能，使得MCU能够与外部设备进行通信和控制。

Emios的作用主要体现在以下几个方面：

增强型输入输出：Emios具备高速度、高精度、高可靠性的输入输出能力，能够满足各种复杂的应用需求。通过Emios，MCU可以轻松地与各种传感器、执行器、显示器等外部设备进行数据交互。
模块化设计：Emios采用模块化的设计理念，可以根据具体的应用需求选择合适的模块进行配置。这种设计方式不仅提高了开发灵活性，还降低了开发成本和时间。
集成度高：Emios集成了多种常用的IO功能，如数字IO、模拟IO、PWM输出等。通过Emios，MCU可以方便地实现各种控制和监测功能，而无需额外扩展其他硬件设备。
可扩展性强：Emios还提供了丰富的扩展接口，可以与其他硬件设备进行无缝连接和通信。这种可扩展性使得MCU的应用范围更加广泛，能够满足各种不同的需求。

综上所述，Emios在MCU开发领域中扮演了关键的角色，它提供了强大的输入输出功能、灵活的模块化设计和可扩展性强的接口，使得MCU能够更好地实现各种控制和监测功能。

3.1.0 eMISO 实例与通道

S32K314上，
一共支持 eMISO 实例 3 个；每个 eMISO 实例，支持 24通道；

3.1.1 通道状态

initial
uninitialized
idle

3.1.2 通道极性

eMIOS通道的极性通常指的是数字信号的电平状态。具体来说，极性是指信号在逻辑高或逻辑低状态时的电压值。

一般来说，逻辑高（或正）和逻辑低（或负）是相对于MCU内部基准电压而言的。逻辑高电压通常被定义为正电压，而逻辑低电压则被定义为负电压。

在eMIOS通道中，极性可以通过配置寄存器来设置。不同的极性设置会影响到信号的电压阈值和电平状态，进而影响信号的读取和识别。

3.2 PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制

在MCU（微控制单元）开发领域，PWM（脉冲宽度调制）扮演着重要的角色，它是一种用于控制和生成脉冲信号的技术。PWM广泛应用于各种领域，包括电机控制、LED亮度调节、音频输出等。

PWM的作用主要体现在以下几个方面：

模拟信号控制：PWM是一种用于控制模拟信号的技术。通过调整脉冲宽度和周期，PWM可以模拟出不同的电压或功率级别。这使得MCU可以利用PWM技术实现对模拟信号的数字控制。
节能和功率控制：在许多应用中，如电机控制和LED亮度调节，PWM用于实现节能和功率控制。通过调整脉冲宽度，MCU可以精确地控制设备的功耗和输出功率，从而实现节能和延长设备使用寿命的目的。
通信和数据传输：PWM还可用于通信和数据传输。通过改变脉冲宽度或频率，MCU可以发送特定的数据或命令。这种技术在远程控制、传感器网络和数据传输等方面具有广泛的应用。
音频处理：在音频输出方面，PWM用于生成音频信号。通过调整脉冲宽度和频率，MCU可以生成各种不同的音频信号，从而实现音频输出和控制。

总之，PWM在MCU开发领域中发挥着重要的作用，它可以用于模拟信号控制、节能和功率控制、通信和数据传输以及音频处理等方面。通过PWM技术，MCU可以实现更加精确和灵活的控制功能，满足各种不同的应用需求。

3.2.1 具体使用

核心概念：
PWM实例
|— 通道1 波形周期 2s
|— 通道2 波形周期 3s

每个PWM实例中，有多个通道，每个通道有一个波形周期的参数。
PWM占空比（duty cycle）：是指在一个脉冲周期内，高电平时间与整个周期时间的比值。

PWM的实现原理是通过调节脉冲宽度来模拟不同的电压或功率级别。

举例：
控制风扇时，可以在OPWFMB模式下设置波形占空比。占空比为100%时，代表着风扇一直转。
具体地，

设置一个PWM实例的某个通道的波形占空比。
设置通道启用

启用后 eMIOS会按PWM设置好的参数输出波形，控制风扇转动。

四、LDO芯片

LDO芯片：低压差线性稳压器（Low Dropout Regulator）

MPS（Monolithic Power Systems）是一家全球领先的高性能电源解决方案半导体公司，位于美国加州。主要做高性能的模拟集成电路和混合信号集成电路产品，其中电源管理芯片是他们公司最NB的。
MPQ2022 是其中一款电源管理芯片（Automotive Dual Phantom Antenna LDO 汽车双幽灵天线 - 低压差线性稳压器）

随着汽车电子系统的复杂性和集成度不断提高，越来越多的功能和系统需要在汽车上实现，这导致了汽车对电源的需求不断增加。因此，现代汽车通常会使用多个LDO芯片来提供稳定的电源供应，以确保各个系统和部件的正常运行。

这些LDO芯片可能用于各种不同的应用场景，如车载信息娱乐系统、车身控制、照明系统、安全系统、电池管理、发动机控制、传感器、车载通信等。

车载信息娱乐系统：车载音频播放器、车载导航系统、收音机天线、移动网络4G/5G天线
车身控制：控制车辆的灯光、门窗、座椅等
自动驾驶：在自动驾驶技术中，大量的传感器和执行器需要稳定的电源供应

除了汽车电子领域外，也广泛应用于以下行业：

行业	应用场景
通信设备	手机、平板、基站、路由器等
工业控制	传感器、执行器、控制器等
航空航天	传感器、控制系统和通信设备等
消费电子	电视、音响、游戏机等
医疗设备	监护仪、呼吸机、超声设备等
智能家居	智能灯泡、智能插座、智能恒温器等
网络设备	路由器、交换机、调制解调器等