綜合CAN和LIN通信功能的TPMS設計和應用

　　在本項目設計中，根據客戶(hù)需求和系統無(wú)線(xiàn)電環(huán)境，TPMS設計為單向傳輸系統，并在底盤(pán)的前后安裝兩個(gè)射頻數字天線(xiàn)。

ECU主控模塊硬件電路設計

　　如圖5為ECU 主控模塊原理設計圖。MC9S08DZ16是Freescale公司推出的一款高性能8位單片機，采用HCS08內核，最高運行頻率可達40MHz，具有CAN、LIN等豐富的設備資源，實(shí)現對數據的接收、處理、發(fā)送及整個(gè)系統的控制。

　　TJA1050是高速CAN收發(fā)器，最高可達1Mbps的數據傳輸率；TJA1020是LIN收發(fā)器，速率可達20kbps。這兩個(gè)芯片都是Philips推出的總線(xiàn)驅動(dòng)芯片，具有很強的EMC性能和傳輸穩定性。

　　在本模塊設計中，高速CAN的電路設計是關(guān)鍵步驟，它直接關(guān)系到TPMS與車(chē)輛系統之間通信的兼容性和可靠性，現將設計要點(diǎn)歸納如下：

　　a) PCB設計：在高速CAN的應用中，PCB設計中對CAN元器件的布線(xiàn)是至關(guān)重要的，一方面要保證高速CAN的傳輸線(xiàn)盡量短、布線(xiàn)緊湊、分布電容小，以減小回路面積，增強抗干擾性能；另一方面要保證高速信號的流暢性，避免布線(xiàn)走彎和交叉，容易引起信號的串擾和不穩定。實(shí)踐證明，布線(xiàn)合理的PCB不但信號穩定而且傳輸距離也很遠。

　　b) 負載匹配：CAN網(wǎng)絡(luò )設計中，節點(diǎn)和總線(xiàn)的負載匹配是很重要的指標，特別針對高速CAN的設計更應該關(guān)注。TPMS作為汽車(chē)系統中CAN網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)節點(diǎn)，其負載設計必須充分考慮系統總線(xiàn)的設計要求。

　　c) 傳輸率的配置：CAN信號傳輸中每個(gè)Bit都由三個(gè)部分組成，分別為SYNC_SEG、T_SEG1、T_SEG2，我們必須兼顧傳輸率、采樣點(diǎn)等系統要求對CAN控制器進(jìn)行合理的寄存器配置。

　　在本系統中如圖5，選擇外部晶振Y1給CAN控制器提供fcanclk=8MHz的時(shí)鐘信號，通過(guò)寄存器分別配置SYNC_SEG=1、T_SEG1=4、T_SEG2=3，總線(xiàn)預分頻 Prescale Value="1"。

　　CAN總線(xiàn)的速率

　　采樣點(diǎn)

圖5 ECU主控模塊原理圖

　　d) CAN總線(xiàn)仿真和測試：當CAN總線(xiàn)的軟硬件設計完成后，基本的功能、性能仿真和測試是必要的過(guò)程。在此項目中，采用了Kvaser CAN總線(xiàn)診斷工具進(jìn)行仿真測試，可以模擬被測節點(diǎn)與網(wǎng)路上其他CAN節點(diǎn)之間的信息交換，實(shí)時(shí)跟蹤CAN總線(xiàn)上的數據傳輸。另外可以通過(guò)該診斷工具隨機向CAN總線(xiàn)發(fā)送干擾數據流，測試CAN總線(xiàn)上的數據可靠性。

　　如圖6示為CAN工具的數據仿真測試。其中紅線(xiàn)標注的數據幀0x343、 0x344、0x345為T(mén)PMS的ECU主控模塊向車(chē)輛系統發(fā)送的輪胎信息及TPMS系統狀態(tài)信息；藍線(xiàn)標注的數據幀0x1A0是模擬車(chē)輛系統向 TPMS發(fā)送的車(chē)速信息；其他數據幀為仿真器在總線(xiàn)上隨機發(fā)送的干擾數據幀。

圖6 CAN總線(xiàn)仿真測試圖