楊睿T1223-12電子工藝與綜合設(shè)計(jì)課程報(bào)告

1、電子工藝與綜合設(shè)計(jì)電子工藝與綜合設(shè)計(jì)課程報(bào)告課程報(bào)告課題名稱12V 汽車車窗直流電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)系 部電氣與信息工程學(xué)院專 業(yè)Y班 級(jí)Y學(xué) 號(hào)20120231208姓 名YY指導(dǎo)教師Y2 0 1 5 年 12 月 10 日 目 錄摘 要.1一、汽車車窗電機(jī)工作原理分析.21.1、汽車車窗電機(jī)參數(shù).21.2、汽車車窗電機(jī)工作原理.2二、汽車車窗電機(jī)控制器方案.42.1、汽車車窗電機(jī)參數(shù)分析.42.2、汽車車窗電機(jī)控制方法分析.42.3、汽車車窗電機(jī)硬件方案.4三、汽車車窗電機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì).43.1 車窗控制系統(tǒng).63.2 LIN 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì).63.3電源模塊的設(shè)計(jì).83.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì).8

2、四、汽車車窗電機(jī)控制器軟件設(shè)計(jì).84.1 報(bào)文內(nèi)容定義.94.2 LIN 節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)104.3 車窗電機(jī)啟動(dòng)控制算法.13參考文獻(xiàn).150摘 要隨著汽車的普及，人們對(duì)汽車的安全性方面也越來越重視。在車窗控制系統(tǒng)中，汽車電動(dòng)車窗具備防夾功能成為系統(tǒng)的必需要求。這樣當(dāng)車窗上升遇到障礙物(如手、頭等)時(shí)可以自動(dòng)后退到底，從而可以避免事故的發(fā)生，車窗防夾功能對(duì)汽車的安全性能而言是一種十分人性化的設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，在我國國外企業(yè)壟斷了技術(shù)含量高、利潤豐厚的發(fā)動(dòng)機(jī)電子、底盤電子和車身電子等產(chǎn)品的汽車電子市場(chǎng)，國內(nèi)企業(yè)仍局限在低端產(chǎn)品，如車載音響等。國內(nèi)的汽車公司大多沒有建立自己的總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，更多的還

3、主要是開發(fā)支持 CAN/LIN 車載設(shè)備，配合某種車型的 CAN/LIN 網(wǎng)絡(luò)使自己的產(chǎn)品支持這種總線通信協(xié)議。目前我們的研發(fā)工作還處在向國外學(xué)習(xí)的階段，但很多與汽車電子技術(shù)相關(guān)的國外文獻(xiàn)都是講其優(yōu)勢(shì)，不講其缺陷。結(jié)果使得我國許多從事汽車電子技術(shù)的研發(fā)人員在研發(fā)過程中，不能進(jìn)行取長補(bǔ)短，使研發(fā)陷入困境。突破技術(shù)封鎖也是我們面臨的巨大挑戰(zhàn)。本課題旨在提出一種基于 LIN 線技術(shù)的汽車車窗智能控制系統(tǒng)中，使得該系統(tǒng)具有低成本、低功耗、易于維護(hù)和很好的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。首先對(duì) LIN 總線協(xié)議進(jìn)行了研究，制定相應(yīng)的 LIN 總線協(xié)議規(guī)范，然后完成了車窗控制系統(tǒng)的軟硬件功能實(shí)現(xiàn)，包括汽車車窗防夾系統(tǒng)和溫控

4、車窗舒適系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，改進(jìn)了車窗控制系統(tǒng)的安全性和舒適性，使得車窗控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更人性化。此次課題的研究成功對(duì)以后逐步實(shí)現(xiàn)汽車電子技術(shù)的國產(chǎn)化有重要意義?，F(xiàn)代的汽車電子技術(shù)已體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向，車載網(wǎng)絡(luò)成為汽車電子領(lǐng)域的最大熱點(diǎn)，提高控制單元間通信可靠性和降低導(dǎo)線成本的網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)應(yīng)用成為動(dòng)力所在，包括CAN、LIN、FlexRay、MOST 等已成為現(xiàn)代汽車網(wǎng)絡(luò)總線的關(guān)鍵技術(shù)。（1）FlexRay 高速度（每通道高達(dá) 10Mbps）、雙通道、時(shí)間觸發(fā)、強(qiáng)大的容錯(cuò)協(xié)議，設(shè)計(jì)用作骨干網(wǎng)。一般的目標(biāo)應(yīng)用是所謂的 X-by-wire（線控）概念。其目的是通過電子信號(hào)傳輸來替代傳統(tǒng)的制動(dòng)踏板和制動(dòng)器

5、或方向盤和車輪之間的機(jī)械傳動(dòng)。 （2）CAN 中等速度（最高 1Mbps）、單通道、雙線容錯(cuò)協(xié)議，目前不僅在汽車業(yè)，還在許多工業(yè)應(yīng)用中廣泛使用。CAN 協(xié)議的目標(biāo)應(yīng)用可以包括電機(jī)控制、懸架控制和車內(nèi)資訊娛樂功能。 （3）LIN 低速（最高 20kbps）、單線低成本協(xié)議，可用於終端節(jié)點(diǎn)應(yīng)用。LIN 的概念注定這種協(xié)議用於傳感器/執(zhí)行器中，一般用于低速通訊，即速度不是關(guān)鍵因素的應(yīng)用中。 而本次設(shè)計(jì)用的是 LIN 總線的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)車窗的升降的一個(gè)控制。12一、汽車車窗電機(jī)工作原理分析一、汽車車窗電機(jī)工作原理分析1.1、汽車車窗電機(jī)參數(shù) 圖 1.電機(jī)參數(shù)1.2、汽車車窗電機(jī)工作原理 1.電動(dòng)車窗概

6、述 現(xiàn)在許多轎車門窗玻璃的升降(關(guān)閉和開啟)已經(jīng)拋棄了搖把式的手動(dòng)升降方式，一般都改用按鈕式電動(dòng)升降方式，即使用電動(dòng)玻璃升降器來控制，也就是常說的“電動(dòng)車窗”。電動(dòng)車窗系統(tǒng)主要是由車窗、車窗升降器、車窗電動(dòng)機(jī)、相關(guān)的電子電路模塊以及開關(guān)等裝置組成。3車窗和車窗升降器主要是機(jī)械結(jié)構(gòu)，這里不作介紹。所有的車窗系統(tǒng)都裝有兩套控制開關(guān)。一套裝在駕駛員側(cè)門的中部，為總開關(guān)，由駕駛員控制每個(gè)車窗的升降。另一套分別裝在每個(gè)車門的中部，為分開關(guān)，由乘客進(jìn)行操作。對(duì)開關(guān)的操作可以完成車窗的手動(dòng)升降，很多高級(jí)轎車還具有自動(dòng)升降功能。車窗電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量直接關(guān)系到電動(dòng)玻璃升降器的正常工作，它具有體積小、重量輕、防護(hù)等級(jí)

7、高、噪聲低、電磁干擾小、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。 現(xiàn)在國產(chǎn)轎車上絕大部分的車窗電動(dòng)機(jī)還是采用繼電器控制方式或者使用限位開關(guān)的機(jī)械電子組合控制方式。20 世紀(jì) 90 年代中期以來，電動(dòng)玻璃升降器的控制技術(shù)發(fā)展很快，電子模塊控制形式大量應(yīng)用于批量裝車，并具有安全保護(hù)功能。例如博世公司生產(chǎn)的電動(dòng)玻璃升降器系統(tǒng)，在電動(dòng)機(jī)中埋植磁環(huán)，感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，在電子模塊中埋植霍爾元件，感應(yīng)電流，并通過電子模塊控制對(duì)電動(dòng)機(jī)的過流、過壓及過熱保護(hù)，而且當(dāng)玻璃上升途中遇到人力障礙時(shí)會(huì)自動(dòng)識(shí)別而反向運(yùn)行，防止乘員夾傷，實(shí)現(xiàn)防夾功能。2.直流勵(lì)磁的磁路在電工設(shè)備中的應(yīng)用，除了直流電磁鐵（直流繼電器、直流接觸器等）外，最重要的就是應(yīng)用

8、在直流旋轉(zhuǎn)電機(jī)中。在發(fā)電廠里，同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁機(jī)、蓄電池的充電機(jī)等，都是直流發(fā)電機(jī)；鍋爐給粉機(jī)的原動(dòng)機(jī)是直流電動(dòng)機(jī)。此外，在許多工業(yè)部門，例如大型軋鋼設(shè)備、大型精密機(jī)床、礦井卷揚(yáng)機(jī)、市內(nèi)電車、電纜設(shè)備要求嚴(yán)格線速度一致的地方等，通常都采用直流電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)工作機(jī)械的。直流發(fā)電機(jī)通常是作為直流電源，向負(fù)載輸出電能；直流電動(dòng)機(jī)則是作為原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械工作，向負(fù)載輸出機(jī)械能。在控制系統(tǒng)中，直流電機(jī)還有其它的用途，例如測(cè)速電機(jī)、伺服電機(jī)等。雖然直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的用途各不同，但是它們的結(jié)構(gòu)基本上一樣，都是利用電和磁的相互作用來實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)換。 直流電機(jī)的最大弱點(diǎn)就是有電流

9、的換向問題，消耗有色金屬較多，成本高，運(yùn)行中的維護(hù)檢修也比較麻煩。因此，電機(jī)制造業(yè)中正在努力改善交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能，并且大量代替直流電動(dòng)機(jī)。不過，近年來在利用可控硅整流裝置代替直流發(fā)電機(jī)方面，已經(jīng)取得了很大進(jìn)展。包括直流電機(jī)在內(nèi)的一切旋轉(zhuǎn)電機(jī)，實(shí)際上都是依據(jù)我們所知道的兩條基本原則制造的。一條是：導(dǎo)線切割磁通產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；另一條是：載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用。因此，從結(jié)構(gòu)上來看，任何電機(jī)都包括磁場(chǎng)部分和電路部分。從上述原理可見，任何電機(jī)都體現(xiàn)著電和磁的相互作用，是電、磁這兩個(gè)矛盾著的對(duì)立面的統(tǒng)一。我們?cè)谶@一章里討論直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，就是討論直流電機(jī)中的“磁”和“電”如何相互作

10、用，相互制約，以及體現(xiàn)兩者之間相互關(guān)系的物理量和現(xiàn)象（電樞電動(dòng)勢(shì)、電磁轉(zhuǎn)矩、電磁功率、電樞反應(yīng)等）。4二二、汽車車窗電機(jī)控制器方案汽車車窗電機(jī)控制器方案2.1、汽車車窗電機(jī)參數(shù)分析 汽車車窗電機(jī)控制電路。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開窗速度可控且電磁干擾小。包括電源保護(hù)單元、功率單元、控制單元和換 向單元，控制單元包括 MCU，換向單元包括控制車窗上升的繼電器 K1 和控制車窗下降的繼電器K2；功率單元包括濾波電路和調(diào)速控制電路，調(diào)速控制電路包括 集成 MOSFET 智能開關(guān)、電阻 R2、電阻R3、電阻 R4、二級(jí)管 D3 和電容 C10；集成 MOSFET 智能開關(guān)設(shè)有信號(hào)接口一、信號(hào)接口二、信號(hào)接口三和 信

11、號(hào)接口四。本實(shí)用新型中，由于在換向過程中，電機(jī)回路是沒有通電的，所以就不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾；又因?yàn)楸景钢胁捎眉?MOSFET 智能開關(guān)代替現(xiàn)有技術(shù)中 的分立器件，使得生產(chǎn)成本大幅降低，可靠性增強(qiáng) 。2.2、汽車車窗電機(jī)控制方法分析 新車型設(shè)計(jì)時(shí),并不是什么都是從頭開始,而是首先根據(jù)設(shè)計(jì)需求,選定一個(gè)基本車型作為參考,這樣可降低設(shè)計(jì)難度,使設(shè)計(jì)思路更加清晰新車型電動(dòng)車窗的設(shè)計(jì)也是參考基礎(chǔ)車型電動(dòng)車窗進(jìn)行的,因此,有必要先介紹一下基礎(chǔ)車型電動(dòng)車窗的功能及控制原理和方式 基礎(chǔ)車型電動(dòng)車窗控制部分由電動(dòng)車窗主開關(guān)電動(dòng)車窗副開關(guān)電動(dòng)車窗電動(dòng)機(jī)電動(dòng)車窗電動(dòng)機(jī)斷路器組成2.3、汽車車窗電機(jī)硬件方案 電機(jī)的硬件

12、可以分為兩個(gè)模塊，即電源模塊和電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊。電源模塊主要是為電機(jī)和其他芯片供電，由于單片機(jī)的電源電壓是 5V 的，所以還需要一個(gè)LM2575 穩(wěn)壓電源電路芯片來構(gòu)一個(gè)穩(wěn)壓電路，將12V 的電壓轉(zhuǎn)化 5V 電壓。電機(jī)驅(qū)動(dòng)可由智能功率芯片 MC33486，該芯片可外接兩個(gè) MOSFET 管(這里選用 P60N06，能夠輸出較大的工作電流驅(qū)動(dòng)電機(jī))組成一個(gè) H 橋來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的雙向控制。其正常工作溫度范圍在40到+150，正常連續(xù)輸出電流最大達(dá)到 10A，直流輸入電壓范圍為828V，而且當(dāng)電壓高于 28V 時(shí)具有過壓保護(hù)功能。三、汽車車窗電機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì)、汽車車窗電機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì)3.1 車窗控制

13、系統(tǒng)車窗控制系統(tǒng)主要是由車窗、車窗升降器、車窗電機(jī)模塊、控制開關(guān)以及相關(guān)的電子電路模塊等裝置組成。車窗和車窗升降器主要是機(jī)械結(jié)構(gòu)。車窗控制開關(guān)有兩套，一主一從，可以控制每個(gè)車窗的升降。一般在主開關(guān)上裝有斷路開關(guān)，如果它斷開，分開關(guān)就不起作用。如今的車窗控制系統(tǒng)內(nèi)裝有的先進(jìn)電子設(shè)備，具有安全保護(hù)功能，能夠通過電子模塊控制對(duì)電機(jī)的過流、過5壓以及過熱保護(hù)，而且當(dāng)玻璃上升途中遇到障礙時(shí)會(huì)自動(dòng)識(shí)別而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，防止乘客夾傷，實(shí)現(xiàn)防夾功能。下面對(duì)本次設(shè)計(jì)的電子電路模塊給出了詳細(xì)說明。3.2 LIN 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)微處理器需要選擇帶有異步串行收發(fā)器模塊(UART)的微控制器和符合 LINv2.1 規(guī)范的收發(fā)器，因

14、為它決定了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)連接以及軟件開發(fā)環(huán)境等一系列的問題。在汽車專用微控制器(MCU)領(lǐng)域，美國 Mierochip(微芯)和 Freescale(飛思卡爾)兩家公司的 MCU 針對(duì) LIN 的數(shù)據(jù)收發(fā)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)，針對(duì)汽車的惡劣環(huán)境如溫度，濕度變化大、電磁干擾嚴(yán)重做了性能優(yōu)化，是用于車內(nèi) LIN 控制節(jié)點(diǎn)微控制器的較好方案。本文選用 Freescale 公司的 MC9S08DZ60 單片機(jī)和 LIN 物理層收發(fā)器 MCZ33661 芯片構(gòu)成節(jié)點(diǎn)的硬件。MC9S08DZ60 單片機(jī)提供了工業(yè)級(jí)的制造工藝與流片工藝保證，因此可以適用于嚴(yán)酷的車內(nèi)運(yùn)行環(huán)境。而 MCZ33661 是 LIN

15、 總線收發(fā)器，在單片機(jī)和 LIN 半雙工總線之間提供了一個(gè)物理接口，可以為汽車和工業(yè)應(yīng)用捉供一個(gè)最高 20Kbit/s 的串行總線傳輸速率。LIN 收發(fā)器 MCZ33661芯片針對(duì)工作在汽車環(huán)境下的情況進(jìn)行了特別設(shè)計(jì)，符合 LINv2.1 總線規(guī)格。6 圖 2.LIN 節(jié)點(diǎn)硬件電路圖圖 34 顯示了 LIN 總線的節(jié)點(diǎn)硬件連接示意圖。圖中 C7 應(yīng)該選用電解電容電容或膽電容，使芯片能在更大的溫度范圍內(nèi)工作。C1 用作外部電壓源的濾波電容。D2 則是 27V 的瞬態(tài)電壓抑制二極管，同為可選器件，可以在電源瞬變的時(shí)候起保護(hù)作用。因 LIN 總線為單主多從結(jié)構(gòu)，無需總線仲裁，由主節(jié)點(diǎn)控制總線訪問，故

16、對(duì) LIN 主節(jié)點(diǎn)的保護(hù)額外重要，故采用了圖中包含二極管 D1 的虛線部分來實(shí)現(xiàn)對(duì)主節(jié)點(diǎn)的保護(hù)。圖中 MCZ33661 為 MC9S08DZ60 和 LIN 總線之間提供了一個(gè)雙向通信接口，能夠把 LIN 總線的電平轉(zhuǎn)換成微控制器能夠接收的 TxD，RxD 信號(hào)，或者進(jìn)行與之相反的轉(zhuǎn)換。其中，MC9S08DZ60 供電電源 5.0V 由汽車電源經(jīng)電源轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓得到。MCZ33661 的供電由汽車電源直接供給 12V。MCZ33661 的增強(qiáng)型異步收發(fā)器可以用硬件完成LIN 報(bào)文幀的同步間隔場(chǎng)接收，并以中斷的方式告知單片機(jī)開始接收總線的數(shù)據(jù)。LIN 報(bào)文幀的數(shù)據(jù)收發(fā)滿足 1 位起始位，8 位數(shù)據(jù)位

17、，1 位停止位條件，用微控制器的 UART 模塊和 UART 中斷功能即可完成 LIN 總線上數(shù)據(jù)的收發(fā)。73.3 電源模塊的設(shè)計(jì)目前汽車內(nèi)的蓄電池電源通常都是直流 +l2V，汽車內(nèi)很多電子設(shè)備需要依靠它來供電，比如電子打火器，各類電子儀表，自動(dòng)車窗等，雖然是蓄電池，仍難以保證其穩(wěn)定輸出。車載網(wǎng)絡(luò)中主要用到兩種電源 :+12V、+5V。 +12V 的電壓主要是為電機(jī)驅(qū)動(dòng)和 LIN 收發(fā)器供電，+5V 的電壓則是給電路中的其它芯片供電，因此需要進(jìn)行 +12V 到+5V 的轉(zhuǎn)換，而且車載電源的穩(wěn)定性差，需要其輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓。電源電路采用了 LM2575 穩(wěn)壓電源電路芯片，對(duì) +12V 轉(zhuǎn)+5V

18、供電電路可以參考圖 35 電路。圖 3.+12V 轉(zhuǎn)+5V 電源轉(zhuǎn)換電路穩(wěn)壓芯片 LM2575 是按照開關(guān)電源的工作原理集成的電源芯片，因此其工作效率高，輸出電壓穩(wěn)定，最大輸出電流能達(dá)到 3A，在穩(wěn)壓芯片 LM2575 瞬間停止輸出時(shí)，由電感的電磁感應(yīng)效應(yīng)形成的電壓給電路供電，此時(shí)快恢復(fù)型肖特基二極管 IN5822 作為回路的一部分，其工作電流的大小直接影響電源實(shí)際輸出電流的大小。圖中的電容 C6 和 C7 選用電解電容，可以有效濾除高低頻干擾。 3.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)由于本次車窗電機(jī)采用供電電壓 11V15V，工作電流不大于 15A，堵轉(zhuǎn)電流不大于 28A 的永磁直流電機(jī)，需要的電機(jī)功率較

19、大并伴有沖擊電流的正反相控制要求。智能功率芯片 MC33486是飛思卡爾半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的專用于車身電子的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片可外接兩個(gè) MOSFET 管(這里選用 P60N06，能夠輸出較大的工作電流驅(qū)動(dòng)電機(jī))組成一個(gè) H 橋來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的雙向控制。其正常工作溫度范圍在40到+150，正常連續(xù)輸出電流最大達(dá)到 10A，直流輸入電壓范圍為828V，而且當(dāng)電壓高于 28V 時(shí)具有過壓保護(hù)功能。它能夠采集電機(jī)的電流，利用它反饋給單片機(jī) A/D 采樣模塊得到電機(jī)電流值，從而完成電機(jī)的雙向控制和實(shí)現(xiàn)車窗防夾功能，達(dá)到了車窗電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)要求。其電路圖如圖 36 所示。8圖 4.電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電機(jī)控制原理

20、如下:初始狀態(tài)中，GLSI 和 GLsZ 都同時(shí)置高電平或低電平，OUTI 和 OUTZ 一直保持高電平。當(dāng) U6 中的柵極為低電平且 U7 的柵極為高電平時(shí)，直流電機(jī)正轉(zhuǎn)，車窗上升;反之，當(dāng) U6 中的柵極為高電平且 U7 的柵極為低電平時(shí)，直流電機(jī)反轉(zhuǎn)，車窗下降，這樣就足以完成永磁直流電機(jī)的正反相控制要求。除此之外，飛思卡爾的功率芯片MC33486還具有負(fù)載電流的線性復(fù)制功能，Cur-R輸出電流和負(fù)載電流成線性比例，Cur-R輸出電流再通過采樣電阻和限流電阻把電流轉(zhuǎn)化為電壓輸入到單片機(jī)的采樣端。電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和一些計(jì)算后就可以得到負(fù)載的真實(shí)電流。因此，監(jiān)測(cè)輸入到單片機(jī)端口的電壓就等同于

21、監(jiān)測(cè)車窗運(yùn)動(dòng)中電機(jī)的電流。車窗上升過程、下降過程、上升遇到阻力過程中，經(jīng)過電機(jī)的電流都呈規(guī)律性的變化，而這些電流變化都可以通過電流采樣實(shí)時(shí)地反映到單片機(jī)中，其中為玻璃升降器的電機(jī)電流：LoadILoadCurRII*)3700/1(這個(gè)電流通過采樣電阻R8和限流電阻R9把電流轉(zhuǎn)化為電壓輸入到單片機(jī)ADC的采樣端。輸入到單片機(jī)端的電壓為：8RIUCurR將電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換和一些計(jì)算后就可以得到負(fù)載的真實(shí)電流。因此，監(jiān)測(cè)輸入到單片機(jī)端口的電壓就等同于監(jiān)測(cè)車窗運(yùn)動(dòng)中電機(jī)的電流。車窗上升過程中遇到阻力時(shí)經(jīng)過電機(jī)的電流都呈9規(guī)律性的變化，而這些電流變化都通過電流采樣實(shí)時(shí)地反映到單片機(jī)中。四、汽車車窗電機(jī)

22、控制器軟件設(shè)計(jì)四、汽車車窗電機(jī)控制器軟件設(shè)計(jì)4.1 報(bào)文內(nèi)容定義在本次 LIN 通信中，設(shè)置的傳輸速率為 9600bits,數(shù)據(jù)場(chǎng)為 8 個(gè)字節(jié)，雖然實(shí)際工作中，并不需要這么多的字節(jié)，這里是為了以后提供功能擴(kuò)展才將數(shù)據(jù)場(chǎng)字節(jié)設(shè)置為最大的 8 個(gè)字節(jié)。在本次通信中只用到了兩個(gè)字節(jié)的定義。一個(gè)字節(jié)用于車窗控制定義，一個(gè)字節(jié)用于狀態(tài)診斷檢測(cè)。其具體字節(jié)定義如下：Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit00：車窗不動(dòng)作0：電機(jī)正轉(zhuǎn)0：自動(dòng)升降0：上升1：車窗動(dòng)作1：電機(jī)反轉(zhuǎn)1：手動(dòng)升降1：下降其中只有當(dāng) Bit3=1 時(shí)，后面的 Bit2 、Bit1、Bit0 位才有意義，否則

23、Bit2 、Bit1、Bit0 位的功能定義無效。在本次設(shè)計(jì)中，車窗診斷報(bào)文數(shù)據(jù)字節(jié)只籠統(tǒng)的定義了兩個(gè)位狀態(tài)：車窗工作狀態(tài)是否正常以及數(shù)據(jù)是否正確傳輸，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，包含的診斷內(nèi)容遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，包括車窗電機(jī)的工作情況，車窗電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的情況，報(bào)文頭傳輸?shù)那闆r等等。由于其中涉及到內(nèi)容較多，本次設(shè)計(jì)不作介紹。Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit00 數(shù)據(jù)傳輸正確0：車窗工作正常1 數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤1：車窗工作不正常在 LIN 通信中最重要的標(biāo)識(shí)符場(chǎng)（ID 場(chǎng)）的定義有嚴(yán)格的規(guī)定，按照上面對(duì)標(biāo)識(shí)符場(chǎng)的介紹對(duì)四個(gè)車窗的 ID 進(jìn)行了如下定義:ID0ID1ID2ID3ID4ID5P

24、0P1結(jié)果10主節(jié)點(diǎn)100011108E從節(jié)點(diǎn) 1010011014D從節(jié)點(diǎn) 2001011002C從節(jié)點(diǎn) 3000111011D由上得各節(jié)點(diǎn)的 ID 如下駕駛室車窗主節(jié)點(diǎn) ID=0 x8E；副駕駛室從節(jié)點(diǎn) ID=0 x4D；左后窗從節(jié)點(diǎn) ID=0 x2C；右后窗從節(jié)點(diǎn) ID=0 x1D。4.2 LIN 節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)車窗系統(tǒng)工作性能的好壞取決于程序結(jié)構(gòu)的合理性，一個(gè)好的程序結(jié)構(gòu)有助于提高程序的運(yùn)行速度和功能的正常實(shí)現(xiàn)。本次車窗系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括兩個(gè)部分:車窗 LIN 主機(jī)節(jié)點(diǎn)和車窗 LIN 從機(jī)節(jié)點(diǎn)。參照車窗控制 LDF 文件，本文詳細(xì)說明了 LIN 總線主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的軟件編寫。主程序入口主

25、節(jié)點(diǎn)初始化是否需要數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送報(bào)文頭是否為發(fā)送標(biāo)識(shí)符發(fā)送從機(jī)任務(wù)控制命令數(shù)據(jù)接收從節(jié)點(diǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)分析從節(jié)點(diǎn)狀態(tài)是否發(fā)現(xiàn)從節(jié)點(diǎn)故障故障提示圖 5. LIN 主機(jī)節(jié)點(diǎn)軟件流程圖車窗 LIN 主機(jī)節(jié)點(diǎn)的軟件流程圖如圖 3-1 所示。首先，主節(jié)點(diǎn)完成微控制器的寄存器初始化和變量初始化，然后進(jìn)入自身任務(wù)循環(huán)中。在車窗控制方案中，如果主節(jié)點(diǎn) ECU 檢測(cè)到主電動(dòng)車窗開關(guān)狀態(tài)后，就向總線發(fā)送消息。此時(shí)主節(jié)點(diǎn)啟動(dòng) LIN 報(bào)文幀的發(fā)送，先發(fā)送主機(jī)任務(wù)（即報(bào)文頭），然后延時(shí)幀內(nèi)響應(yīng)間隔規(guī)定的時(shí)間后，再啟動(dòng)從機(jī)任務(wù)（即響應(yīng)）發(fā)送。相應(yīng)標(biāo)識(shí)符的從節(jié)點(diǎn)接收到從機(jī)任務(wù)內(nèi)容后，執(zhí)行預(yù)先定義的操作，如打開、關(guān)閉車窗等。主節(jié)點(diǎn)

26、采取邊發(fā)送11邊接收的方式，如果接收到的位與發(fā)送的位不一致，則會(huì)取消這一次發(fā)送，重新啟動(dòng)新的發(fā)送過程。如果從節(jié)點(diǎn)接收?qǐng)?bào)文后，產(chǎn)生了位錯(cuò)誤、校驗(yàn)和錯(cuò)誤、標(biāo)識(shí)符奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤，從節(jié)點(diǎn)就認(rèn)為沒有收到任務(wù)幀。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)總線診斷主機(jī)任務(wù)后，從節(jié)點(diǎn)的從機(jī)任務(wù)以診斷信息告知主節(jié)點(diǎn)己經(jīng)發(fā)生錯(cuò)誤。LIN 主機(jī)節(jié)點(diǎn)軟件流程圖考慮了車窗整體執(zhí)行動(dòng)作的一致性與總線信號(hào)傳輸之間的關(guān)系。任何一個(gè)車窗當(dāng)輸入信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，先將此信號(hào)通過 LIN 總線傳輸?shù)狡渌?jié)點(diǎn)上，再同步執(zhí)行該輸入信號(hào)所要求的動(dòng)作。LIN 從機(jī)節(jié)點(diǎn)則需要將本地節(jié)點(diǎn)的診斷信息實(shí)時(shí)地發(fā)送給車窗 LIN 主機(jī)節(jié)點(diǎn)。這樣，LIN 主節(jié)點(diǎn)就可以實(shí)時(shí)地接收 LIN 從機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)。LIN 協(xié)議采用了標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口，軟件的實(shí)現(xiàn)要嚴(yán)格遵守協(xié)議的規(guī)定。通常 LIN 實(shí)現(xiàn)采用 LIN 規(guī)范規(guī)定的 API(Applieation Program Interfaee)應(yīng)用程序接口， LIN _API 是 LIN 網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序之間的接口。 LIN_API 是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)軟件層，它在用戶為任意的 ECU 建