CAN總線(xiàn)在汽車(chē)電子的應用與實(shí)現

在應用/系統編程電路：

IAP/ISP技術(shù)在許多款高性能單片機得到應用，其突出特點(diǎn)是方便快捷的實(shí)現程序的下載和更新。P89C668的FLASH空間0XFC00～0XFFFF燒寫(xiě)入1K字節的BootRom程序，上電后可以通過(guò)軟件和硬件置位方法進(jìn)入BootRom程序，通過(guò)PHILIPS提供的編程軟件由串行口通訊就可以實(shí)現程序的在線(xiàn)升級（ISP）。當然用戶(hù)還可以根據需要依據協(xié)議，自己編寫(xiě)BootRom程序（IAP）。通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)硬件置位（ALE,,,P2.6,P2.7），上電后強制進(jìn)入BootRom程序，燒寫(xiě)程序完畢后撥回原來(lái)狀態(tài)重新上電后就進(jìn)入用戶(hù)程序。串行口電平轉換芯片用MAX202替代MAX232，其匹配電容只需103瓷片電容。串行數據通訊波特率可達38400bps。

晶振和復位電路：

外接一塊工業(yè)級的12M振蕩芯片作為時(shí)鐘信號。復位電路采用X25045芯片進(jìn)行智能控制。X25045芯片將看門(mén)狗定時(shí)器，電源監控電路和E2PROM功能合三為一?？撮T(mén)狗定時(shí)器功能在系統出錯期間，經(jīng)過(guò)一個(gè)可設置的時(shí)間間隔就置位RESET信號。電源監控電路能檢測到欠電壓狀況，在VCC下降到限閥值以下，系統被復位。并且RESET信號在VCC恢復且穩定之前一直有效。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(xiàn)（SO,SI,SCLK）存取。本節點(diǎn)用到X25405的前兩個(gè)功能構成可靠的復位電路。

開(kāi)關(guān)/數字量，模擬量檢測電路：

汽車(chē)節點(diǎn)的開(kāi)關(guān)器件（信號燈，雨刮，面板，車(chē)窗玻璃，電動(dòng)后視鏡等等的開(kāi)關(guān)）特別復雜和繁多，而電流檢測，水溫油位傳感器信號都是非線(xiàn)性的模擬信號，所以可靠實(shí)時(shí)地對這些開(kāi)關(guān)/模擬量進(jìn)行檢測成為汽車(chē)電子硬件必須解決的問(wèn)題。傳統的分立元件保持電路存在可靠性差，尤其是開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)氧化嚴重，浪費大量的微處理器I/O口等問(wèn)題，推薦采用MOTOROLA公司的多路開(kāi)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(xiě)（SO,SI,SCLK）；
8路可編程開(kāi)關(guān)輸入檢測（接地或接電源），14路接地開(kāi)關(guān)輸入檢測，每路開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變均能夠產(chǎn)生中斷；
開(kāi)關(guān)輸入電壓從-14V～Vpwr（工作電源），Vpwr最大可達40V；
開(kāi)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(jiàn)只需要四個(gè)CPU口線(xiàn)（SPI序列線(xiàn)和片選），就能夠完成22路開(kāi)關(guān)量（其中有8路可編程為對接電源開(kāi)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(kāi)關(guān)的可靠閉合，去除金屬觸點(diǎn)的氧化物有著(zhù)良好的作用。輸入口的恒流源，可以直接驅動(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A(yíng)MUX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(xiàn)性的傳感器檢測電路。ADC芯片選用AD公司生產(chǎn)的并行數據采樣集成芯片AD1674。它從引腳到功能都與AD574/674完全兼容，但內部增加了采樣/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0.05%，符合高速數據采集的要求。

功率器件驅動(dòng)電路：

汽車(chē)車(chē)身控制系統需要驅動(dòng)大功率的用電器件，比如照明信號燈，前后雨刮器電機，電動(dòng)車(chē)窗，電動(dòng)后視鏡等等。功率驅動(dòng)器件考慮采用MOTOROLA公司的汽車(chē)專(zhuān)用功率器件。MC33286為汽車(chē)電氣專(zhuān)用智能的雙路控制驅動(dòng)芯片，與傳統的機械繼電器相比，自身提供過(guò)流和過(guò)熱保護，響應時(shí)間更短，穩定性更高。MC33286設有兩路驅動(dòng)通道，每路最大工作電流可達15A，通過(guò)兩路輸入端口將CPU引腳電平信號引入，經(jīng)過(guò)內部的邏輯處理模塊轉換成輸出通道的電平變化。特別適合信號燈以及阻性負載的驅動(dòng)。MC33887是帶反饋的H橋型驅動(dòng)芯片，專(zhuān)用來(lái)驅動(dòng)需要正反轉的電機負載。MC33486與MC33887類(lèi)似，但內部只有半橋須外加CMOS管以構成全橋驅動(dòng)電路，穩定輸出可達10A，尤其適用于電動(dòng)車(chē)窗電機之類(lèi)的大功率并伴有沖擊電流的正反相控制要求。

3軟件結構

系統的程序結構分為四個(gè)部分：CAN通訊程序（包括應用層協(xié)議的SJA1000通訊），外圍接口程序（所有檢測芯片和驅動(dòng)芯片的驅動(dòng)），中斷服務(wù)程序（處理開(kāi)關(guān)信號以及故障報警等消息），主程序（完成系統初始化和任務(wù)調度，喂狗等）。限于篇幅，以下著(zhù)重介紹CAN應用層協(xié)議。

本系統CAN通訊選用CAN2.0B協(xié)議的PeliCAN模式，通信位速率為500Kbps，采用雙驗收濾波器機制。為使用及修改方便，通訊協(xié)議中標識碼設計兼容點(diǎn)對點(diǎn)、一對多及廣播通訊模式。開(kāi)關(guān)量消息通訊時(shí)各節點(diǎn)間采用主從結構，子節點(diǎn)的報文只有主節點(diǎn)接收（點(diǎn)對點(diǎn)模式），主節點(diǎn)的報文所有子節點(diǎn)均接收（廣播模式）。模擬量消息通訊時(shí)各節點(diǎn)間采用點(diǎn)對點(diǎn)模式。

標識符定義：（如圖2所示）

類(lèi)名：00000100——應答類(lèi)消息（自檢應答、故障診斷）；00001000——命令類(lèi)消息；00010000——調試類(lèi)消息；00100000——下載類(lèi)消息；01000000——工作類(lèi)消息。
保留A：驗收濾波器配置預留
應答類(lèi)消息中：ID19：1——自檢應答消息0——故障診斷出錯消息
ID20：驗收濾波器配置預留
工作類(lèi)消息中：ID19：1——開(kāi)關(guān)量消息0——模擬量消息
ID20：驗收濾波器配置預留
目的地址：接-收報文節點(diǎn)的地址
源地址：發(fā)送報文節點(diǎn)的地址，用于系統自檢。

4結束語(yǔ)

CAN總線(xiàn)以其高性能，高可靠性及獨特的設計，受到工業(yè)控制領(lǐng)域和汽車(chē)電子領(lǐng)域的廣泛重視，已被公認為最有前途的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。我們深信不久的將來(lái)，國產(chǎn)的CAN總線(xiàn)汽車(chē)必將誕生。