采用CAN總線的轎車車窗智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)左前節(jié)點(diǎn)單元除具有全局控制外，其余節(jié)點(diǎn)單元只負(fù)責(zé)控制本地車窗，硬件設(shè)計(jì)僅多一個(gè)按鍵K4，主要在于軟件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制電路不僅支持節(jié)點(diǎn)單元間的CAN總線通信，還要檢測(cè)壓電傳感器和負(fù)載電流等模擬量，判斷各種邏輯，通過驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)控制功能。

該系統(tǒng)采用片內(nèi)含有CAN控制器的P8xC591作為節(jié)點(diǎn)單元主控制器。P8xC591采用強(qiáng)大的80C51指令集；內(nèi)部集成有SJAl000 CAN控制器的PeliCAN功能；全靜態(tài)內(nèi)核提供了擴(kuò)展的節(jié)電方式：振蕩器停止和恢復(fù)而不丟失數(shù)據(jù)；改進(jìn)的1：l內(nèi)部時(shí)鐘分頻器在12 MHz外部時(shí)鐘頻率時(shí)實(shí)現(xiàn)500ns指令周期。

控制器P8xC2591讀取按鍵信息，驅(qū)動(dòng)車窗電機(jī)按預(yù)先編制的軟件指令運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)測(cè)傳感器的輸出電壓和負(fù)載電流，作為車窗在上升(下降)過程中與障礙物夾持時(shí)的邏輯判斷，然后驅(qū)動(dòng)電機(jī)。為了防止車窗玻璃上升到頂部或下降到底部時(shí)，電動(dòng)機(jī)受到?jīng)_擊堵轉(zhuǎn)而降低電動(dòng)車窗機(jī)械的使用壽命，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有軟停止功能，并且手動(dòng)或自動(dòng)上升、下降時(shí)都有此功能。當(dāng)玻璃上升(下降)快到頂(底)部時(shí)，在上升軟停止點(diǎn)切斷電動(dòng)機(jī)的電源使其停止工作，通過電動(dòng)機(jī)的慣性使玻璃上升(下降)到頂(底)部。

各節(jié)點(diǎn)單元相關(guān)命令和狀態(tài)通過CAN控制器以報(bào)文格式由CAN總線完成與其他節(jié)點(diǎn)單元信息間的傳輸和共享。系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)單元硬件設(shè)計(jì)框圖如圖3所示。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用汽車電子專用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器MC33486。該器件帶有兩個(gè)雙高端開關(guān)和兩個(gè)預(yù)驅(qū)動(dòng)低端開關(guān)，其低端開關(guān)可外接兩個(gè)MOSFET管，可連續(xù)輸出10 A的電流。同時(shí)能夠采集電機(jī)電流，利用它反饋給單片機(jī)A／D轉(zhuǎn)換采樣模塊得到電機(jī)電流值，完成電機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)車窗堵轉(zhuǎn)和防夾功能。系統(tǒng)通過濾波電容降低噪聲的耦合，收發(fā)器PCA82C250與CAN總線之間加接光電隔離器6N137，采用DC—DC變換器隔離電源，總線兩端接終端電阻以消除反射信號(hào)。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)目主要包括CAN控制器初始化、節(jié)點(diǎn)發(fā)送接收?qǐng)?bào)文和主控程序3個(gè)模塊。

4．1 CAN控制器初始化

CAN控制器上電或硬件復(fù)位后必須初始化，包括操作模式、驗(yàn)收濾波器、總線位定時(shí)、中斷和配置TXDC輸出引腳。

4．2 節(jié)點(diǎn)發(fā)送／接收?qǐng)?bào)文

報(bào)文的發(fā)送由CAN控制器遵循CAN協(xié)議規(guī)范自動(dòng)完成。首先CPU必須將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按特定格式組合成一幀報(bào)文，進(jìn)入CAN控制發(fā)送緩沖器中，并置位命令寄存器中的發(fā)送請(qǐng)求標(biāo)志，發(fā)送處理可通過中斷請(qǐng)求或查詢狀態(tài)標(biāo)志進(jìn)行控制。其發(fā)送程序分發(fā)送遠(yuǎn)程幀和數(shù)據(jù)幀兩種，遠(yuǎn)程幀無數(shù)據(jù)場(chǎng)。

報(bào)文的接收程序負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)報(bào)文的接收以及總線關(guān)閉、錯(cuò)誤報(bào)警、接收溢出等其他情況處理。報(bào)文的收發(fā)主要有中斷接收方式和查詢接收方式。軟件設(shè)計(jì)采用報(bào)文接收的查詢中斷控制方式和報(bào)文發(fā)送的中斷控制方式。報(bào)文的發(fā)送／接收程序流程如圖4所示。