CAN總線在汽車電子的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

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BootRom程序，上電后可以通過軟件和硬件置位方法進(jìn)入BootRom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)ootRom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BootRom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(shí)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(shí)器，電源監(jiān)控電路和E2PROM功能合三為一?？撮T狗定時(shí)器功能在系統(tǒng)出錯(cuò)期間，經(jīng)過一個(gè)可設(shè)置的時(shí)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(chǔ)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(gè)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(dòng)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(shí)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(shí)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（standbycurrent）小于100uA,VDD的低功耗電流（standbycurrent）小于10uA。
可見只需要四個(gè)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（wettingcurrent），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(dòng)MOSFET以及LED。每一個(gè)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。

功率器件驅(qū)動(dòng)電路：

汽車車身控制系統(tǒng)需要驅(qū)動(dòng)大功率的用電器件，比如照明信號燈，前后雨刮器電機(jī)，電動(dòng)車窗，電動(dòng)后視鏡等等。功率驅(qū)動(dòng)器件考慮采用MOTOROLA公司的汽車專用功率器件。MC33286為汽車電氣專用智能的雙路控制驅(qū)動(dòng)芯片，與傳統(tǒng)的機(jī)械繼電器相比，自身提供過流和過熱保護(hù)，響應(yīng)時(shí)間更短，穩(wěn)定性更高。MC33286設(shè)有兩路驅(qū)動(dòng)通道，每路最大工作電流可達(dá)15A，通過兩路輸入端口將CPU引腳電平信號引入，經(jīng)過內(nèi)部的邏輯處理模塊轉(zhuǎn)換成輸出通道的電平變化。特別適合信號燈以及阻性負(fù)載的驅(qū)動(dòng)。MC33887是帶反饋的H橋型驅(qū)動(dòng)芯片，專用來驅(qū)動(dòng)需要正反轉(zhuǎn)的電機(jī)負(fù)載。MC33486與MC33887類似，但內(nèi)部只有半橋須外加CMOS管以構(gòu)成全橋驅(qū)動(dòng)電路，穩(wěn)定輸出可達(dá)10A，尤其適用于電動(dòng)車窗電機(jī)之類的大功率并伴有沖擊電流的正反相控制要求。

3軟件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)分為四個(gè)部分：CAN通訊程序（包括應(yīng)用層協(xié)議的SJA1000通訊），外圍接口程序（所有檢測芯片和驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)），中斷服務(wù)程序（處理開關(guān)信號以及故障報(bào)警等消息），主程序（完成系統(tǒng)初始化和任務(wù)調(diào)度，喂狗等）。限于篇幅，以下著重介紹CAN應(yīng)用層協(xié)議。

本系統(tǒng)CAN通訊選用CAN2.0B協(xié)議的PeliCAN模式，通信位速率為500Kbps，采用雙驗(yàn)收濾波器機(jī)制。為使用及修改方便，通訊協(xié)議中標(biāo)識碼設(shè)計(jì)兼容點(diǎn)對點(diǎn)、一對多及廣播通訊模式。開關(guān)量消息通訊時(shí)各節(jié)點(diǎn)間采用主從結(jié)構(gòu)，子節(jié)點(diǎn)的報(bào)文只有主節(jié)點(diǎn)接收（點(diǎn)對點(diǎn)模式），主節(jié)點(diǎn)的報(bào)文所有子節(jié)點(diǎn)均接收（廣播模式）。模擬量消息通訊時(shí)各節(jié)點(diǎn)間采用點(diǎn)對點(diǎn)模式。

標(biāo)識符定義：（如圖2所示）

類名：00000100——應(yīng)答類消息（自檢應(yīng)答、故障診斷）；00001000——命令類消息；00010000——調(diào)試類消息；00100000——下載類消息；01000000——工作類消息。
保留A：驗(yàn)收濾波器配置預(yù)留
應(yīng)答類消息中：ID19：1——自檢應(yīng)答消息0——故障診斷出錯(cuò)消息
ID20：驗(yàn)收濾波器配置預(yù)留
工作類消息中：ID19：1——開關(guān)量消息0——模擬量消息
ID20：驗(yàn)收濾波器配置預(yù)留
目的地址：接-收報(bào)文節(jié)點(diǎn)的地址
源地址：發(fā)送報(bào)文節(jié)點(diǎn)的地址，用于系統(tǒng)自檢。

4結(jié)束語

CAN總線以其高性能，高可靠性及獨(dú)特的設(shè)計(jì)，受到工業(yè)控制領(lǐng)域和汽車電子領(lǐng)域的廣泛重視，已被公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場總線之一。我們深信不久的將來，國產(chǎn)的CAN總線汽車必將誕生。