汽車電子應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)CAN總線解決方案
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2 CAN節(jié)點(diǎn)硬件構(gòu)架
核心芯片:
選用PHILIPS公司的高性能8位微處理器P89C668。其突出特點(diǎn)如下:
80C51 中央處理單元;
內(nèi)置可ISP(在系統(tǒng)編程)和IAP(在應(yīng)用編程)的Flash 存儲器，Boot ROM 可通過串口訪問從而升級下載用戶程序;
每個機(jī)器周期6 個時鐘周期操作標(biāo)準(zhǔn)，每個機(jī)器周期12 個時鐘周期操作可選，周期12 個時鐘周期下速度高達(dá)33MHz;
8K字節(jié)RAM和64K字節(jié)FLASH;
4 個中斷優(yōu)先級，8 個中斷源;
自帶串行接口序列;
5路可編程的計(jì)數(shù)器陣列PCA(PWM輸出，捕捉/比較，高速輸出三種工作方式)。
無論從處理能力，存儲容量，還是外圍資源以及網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性方面來評價，P89C668都是一款出色的微處理器，適用工控電子等各個領(lǐng)域。尤其是其8K字節(jié)RAM的"海量"內(nèi)存，更是許多高速存儲應(yīng)用場合的首選。
CAN接口電路:
采用技術(shù)成熟應(yīng)用廣泛的SJA1000(CAN控制器)，6N137(光電隔離)，P82C250(CAN收發(fā)器)組成接口電路。需要指出的是，CAN總線(CANH,CANL)兩端務(wù)必跨接120歐的終端電阻。SJA1000中斷引腳接CPU的外中斷0引腳
在應(yīng)用/系統(tǒng)編程電路:
IAP/ISP技術(shù)在許多款高性能單片機(jī)得到應(yīng)用，其突出特點(diǎn)是方便快捷的實(shí)現(xiàn)程序的下載和更新。P89C668的FLASH空間0XFC00～0XFFFF燒寫入1K字節(jié)的Boot Rom程序，上電后可以通過軟件和硬件置位方法進(jìn)入Boot Rom程序，通過PHILIPS提供的編程軟件由串行口通訊就可以實(shí)現(xiàn)程序的在線升級(ISP)。當(dāng)然用戶還可以根據(jù)需要依據(jù)協(xié)議，自己編寫B(tài)oot Rom程序(IAP)。通過撥碼開關(guān)硬件置位(ALE, , ,P2.6,P2.7)，上電后強(qiáng)制進(jìn)入Boot Rom程序，燒寫程序完畢后撥回原來狀態(tài)重新上電后就進(jìn)入用戶程序。串行口電平轉(zhuǎn)換芯片用MAX202替代MAX232，其匹配電容只需103瓷片電容。串行數(shù)據(jù)通訊波特率可達(dá)38400bps。
晶振和復(fù)位電路:
外接一塊工業(yè)級的12M振蕩芯片作為時鐘信號。復(fù)位電路采用X25045芯片進(jìn)行智能控制。X25045芯片將看門狗定時器，電源監(jiān)控電路和E2PROM功能合三為一?？撮T狗定時器功能在系統(tǒng)出錯期間，經(jīng)過一個可設(shè)置的時間間隔就置位RESET信號。電源監(jiān)控電路能檢測到欠電壓狀況，在VCC下降到限閥值以下，系統(tǒng)被復(fù)位。并且RESET信號在VCC恢復(fù)且穩(wěn)定之前一直有效。存儲器功能的X25405是CMOS的4096字的E2PROM.并且支持SPI協(xié)議的三線(SO,SI,SCLK)存取。本節(jié)點(diǎn)用到X25405的前兩個功能構(gòu)成可靠的復(fù)位電路。
開關(guān)/數(shù)字量，模擬量檢測電路:
汽車節(jié)點(diǎn)的開關(guān)器件(信號燈，雨刮，面板，車窗玻璃，電動后視鏡等等的開關(guān))特別復(fù)雜和繁多，而電流檢測，水溫油位傳感器信號都是非線性的模擬信號，所以可靠實(shí)時地對這些開關(guān)/模擬量進(jìn)行檢測成為汽車電子硬件必須解決的問題。傳統(tǒng)的分立元件保持電路存在可靠性差，尤其是開關(guān)觸點(diǎn)氧化嚴(yán)重，浪費(fèi)大量的微處理器I/O口等問題，推薦采用MOTOROLA公司的多路開關(guān)檢測芯片MC33993。其突出優(yōu)點(diǎn)如下:
3.3/5.0V的SPI序列讀寫(SO,SI,SCLK);
8路可編程開關(guān)輸入檢測(接地或接電源)，14路接地開關(guān)輸入檢測，每路開關(guān)狀態(tài)改變均能夠產(chǎn)生中斷;
開關(guān)輸入電壓從-14V～Vpwr(工作電源)，Vpwr最大可達(dá)40V;
開關(guān)狀態(tài)改變時的可選擇喚醒;
可選擇的濕性電流(16mA或2mA);
22對1的模擬量輸出;
Vpwr的低功耗電流(standby current)小于100uA,VDD的低功耗電流(standby current)小于10uA。
可見只需要四個CPU口線(SPI序列線和片選)，就能夠完成22路開關(guān)量(其中有8路可編程為對接電源開關(guān))的檢測，還可以進(jìn)行串行和并行的多片MC33993級連。所謂的濕性電流(wetting current)，指的是MC33993內(nèi)部提供的輸入口的上拉和下拉恒流源，可以編程選擇為16mA或2mA，這對于保證開關(guān)的可靠閉合，去除金屬觸點(diǎn)的氧化物有著良好的作用。輸入口的恒流源，可以直接驅(qū)動MOSFET以及LED。每一個輸入口都可以編程為模擬量輸出狀態(tài)，從而在AMUX引腳輸出所選輸入口的電壓。利用MC33993恒流源和模擬量輸出可以組成線性的傳感器檢測電路。ADC芯片選用AD公司生產(chǎn)的并行數(shù)據(jù)采樣集成芯片AD1674。它從引腳到功能都與AD574/674完全兼容，但內(nèi)部增加了采樣/保持電路，采樣頻率為100kHZ，并且有全控模式和單一工作模式。其采樣精度可達(dá)0.05%，符合高速數(shù)據(jù)采集的要求。
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