基于can總線(xiàn)技術(shù)的電子控制系統單元在汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )系統中的應用

作者：時(shí)間：2014-01-11 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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隨著(zhù)電子控制系統單元（ecu）在汽車(chē)上廣泛應用,汽車(chē)電子化程度越來(lái)越高。電控系統的增加雖然提高了汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟性和舒適性,但隨之增加的復雜電路,必然導致車(chē)身布線(xiàn)龐大而且復雜,安裝空間短缺。同時(shí),為了提高電控單元信息利用率,要求大批的數據信息能在不同的電子單元間共享,汽車(chē)綜合控制系統中大量的控制信號也需要實(shí)時(shí)交換,不同功能電子控制系統單元間的數據通信變得越來(lái)越重要。因此對電子控制系統單元的設計提出了越來(lái)越高的要求,不僅要求通信網(wǎng)絡(luò )應具有通信速率高、準確、可靠性高的特點(diǎn),同時(shí)要求控制模塊上應具有控制實(shí)效性高、空間小等優(yōu)點(diǎn)。

本文采用了基于can總線(xiàn)技術(shù),設計開(kāi)發(fā)了應用于汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )系統中的電子控制系統單元。

1 電子控制系統單元can通信模塊的設計

根據can通信原理,電子控制系統單元can通信模塊硬件主要由can控制器、can驅動(dòng)器及中心微處理器構成。傳統的can通信模塊采用51系列的單片機作為中心處理器,sja1000作為can控制器,pca82c250作為can驅動(dòng)器。這種方案所占空間大,外圍接口擴展局限,同時(shí)功耗高。本設計中,我們采用內嵌有can控制器的lpc2119和tja1050總線(xiàn)驅動(dòng)器構成電子控制系統單元的can通信模塊。can通信模塊硬件圖如圖1所示。

lpc2119內帶有arm7內核,具有封裝小、功耗低、多個(gè)32位定時(shí)器、4路10位adc、2路can以及多達9個(gè)外部中斷等優(yōu)點(diǎn)。tja1050是philips公司生產(chǎn)的,用以替代pca82c250的高速can總線(xiàn)驅動(dòng)器。該器件提供了can控制器與物理總線(xiàn)之間的接口以及對can總線(xiàn)的差動(dòng)發(fā)送和接收功能。對于由"弱"終端構成的端節點(diǎn),tja1050外圍的電阻和電容能改善系統的emc性能。實(shí)踐證明,采用lpc2119和tja1050構造can通信模塊,外圍擴展能力強,空間小,同時(shí)改進(jìn)電磁輻射（eme）性能和抗電磁干擾（emi）性能。

2 電子控制系統單元控制模塊的設計

傳統的"蜘蛛網(wǎng)式"控制模塊,電路復雜,維修難度高。本設計中,我們采用功率模塊、人機通信模塊、狀態(tài)量輸入模塊的結合,構造出電子控制系統單元控制模塊,提高了整個(gè)系統的可觀(guān)性和實(shí)效性?？刂颇K硬件圖如圖2所示。

2.1 功率模塊

考慮到汽車(chē)功率負載大及l(fā)pc2119的i/o口驅動(dòng)的局限,系統中采用功率模塊作為中心微處理器與功率負載之間的橋梁。

設計中,我們采用摩托羅拉公司生產(chǎn)的mc33888功率器件控制遠光燈、近光燈、倒車(chē)燈、剎車(chē)燈。mc33888內部集成有四路高端燈驅動(dòng)器和8路繼電器或發(fā)光二極管驅動(dòng)器,是一個(gè)可控制網(wǎng)絡(luò ),具有在板診斷、與微控制器通信報錯能力及故障軟化等優(yōu)點(diǎn)?？紤]到車(chē)內燈和示廊燈的功率相對比較大,我們采用mc33487功率器件進(jìn)行控制。mc33487內部集成兩路帶有電流感應的20毫歐姆高端驅動(dòng)器,電流輸出4.5a.感性負載以及大電流的短路保護是整個(gè)設計的難點(diǎn)。mc33887具有功耗低、等待模式下電流25微安、輸出電流超過(guò)8安的短路關(guān)斷等優(yōu)點(diǎn),所以系統采用mc33887功率器件對電機、鎖、天線(xiàn)、洗滌泵進(jìn)行控制。

2.2 人機通信模塊

為了提高駕駛員和乘客的舒適性、安全性,整個(gè)系統必須在人和機器之間建立良好的人機通信模塊。bc7281、鍵盤(pán)模塊及外圍的led之間的結合,構造出人機通信模塊。bc7281是比高公司推出的16位數碼管顯示及鍵盤(pán)接口專(zhuān)用芯片。該芯片通過(guò)外接移位寄存器（74hc164、74ls595等）可控制16位數碼管或者128只獨立的led。bc7281的驅動(dòng)輸出極性及輸出時(shí)序均可通過(guò)軟件進(jìn)行控制,從而和各種驅動(dòng)電路配合,適合任何尺寸的數碼管。通過(guò)人機通信模塊,人的意識能夠為機器所識別,同時(shí)機器也可以將一些相應的狀態(tài)信息反饋到led或者lcd上,達到人機通信的可視化效果。

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