智能車窗LIN總線控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、    智能車窗l(fā)in總線控制系統(tǒng)的設(shè)計    楊濤 錢輝 姜于亮摘 要 隨著汽車電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，消費者對汽車的舒適性和安全性要求也在不斷提高。車窗系統(tǒng)是汽車車身的重要組成部分，大多數(shù)消費者都把電動車窗作為不可缺少的舒適功能，它能使人們更好地保護(hù)和駕駛汽車，因此汽車制造商都將其看作一種基本功能。當(dāng)前車窗系統(tǒng)正朝著模塊化、智能化、人性化的方向發(fā)展。本文主要研究智能車窗l(fā)in總線控制系統(tǒng)的設(shè)計。關(guān)鍵詞 lin總線 車窗智能控制 安全性 舒適性：tp336：a0引言本設(shè)計旨在提出一種基于lin總線技術(shù)的汽車車窗智能控制系統(tǒng)，使得該系統(tǒng)具有低功耗、低成本、易

2、于維護(hù)和穩(wěn)定性好等優(yōu)點。本文主要對lin總線協(xié)議進(jìn)行了研究，制定了相應(yīng)的lin總線協(xié)議規(guī)范。1總線控制系統(tǒng)1.1基于lin總線控制系統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)可分為舒適網(wǎng)絡(luò)和驅(qū)動網(wǎng)路。一般來說can協(xié)議用于驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)，而lin協(xié)議用于舒適網(wǎng)絡(luò)。相對于開發(fā)高速can網(wǎng)絡(luò)所需要的成本，lin網(wǎng)絡(luò)更加適合用于性能要求不高的舒適網(wǎng)絡(luò)，因此在車門，車燈，車窗等部件中，引入了lin總線，這樣既可以滿足系統(tǒng)正常運行的需要，又可以使整個車的成本得以減少。在車窗的升降過程中，智能功率驅(qū)動器件mc33486通過監(jiān)測電機(jī)的電流變化，通過相關(guān)的防夾算法來實現(xiàn)車窗的防夾功能，實現(xiàn)了車窗系統(tǒng)的智能化控制過程，提高了駕駛員行車過程中的舒適性

3、和安全性。1.2 lin總線的技術(shù)特點lin總線是一種成本低的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用來實現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。lin總線的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)提供輔助功能。lin總線協(xié)議是建立在通用的uart（universal asynchronous receiver/transmitter，即異步串行通信）硬件接口上，實現(xiàn)起來比較簡單，只要具有uart功能模塊的單片機(jī)都可以作為lin網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點。在物理上僅僅使用一根12v信號線，采用單主多從的結(jié)構(gòu)，避免了總線報文的競爭。通常情況下，一個lin網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點數(shù)量不應(yīng)超過16，最大標(biāo)示符的數(shù)量為64。否則，節(jié)點的增加將減少網(wǎng)絡(luò)阻抗，會導(dǎo)致環(huán)境條件變差。用戶不

4、需要改變現(xiàn)有的lin從節(jié)點的硬件和軟件就可以在lin網(wǎng)絡(luò)上增加節(jié)點。lin總線的目標(biāo)是為現(xiàn)有的汽車網(wǎng)絡(luò)提供輔助功能，lin網(wǎng)絡(luò)作為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的補充提高了汽車總體網(wǎng)絡(luò)的性能，降低了汽車電子控制裝置的開發(fā)以及生產(chǎn)成本。lin總線的主要特性有以下幾點：（1）單主多從的結(jié)構(gòu)，無需總線仲裁，由主節(jié)點控制總線訪問。（2）低成本單線12v數(shù)據(jù)傳輸，線的驅(qū)動特性符合改進(jìn)的is09141標(biāo)準(zhǔn)。（3）基于通用的uart接口，幾乎所有微控制器都具備lin必需的硬件。（4）從機(jī)節(jié)點不需石英或陶瓷諧振器可以實現(xiàn)自同步，減少了硬件成本。（5）傳輸速率最高達(dá)20kbit/s。本次車窗控制系統(tǒng)把駕駛室側(cè)作為主節(jié)點，其他的作為從

5、節(jié)點構(gòu)成了車窗系統(tǒng)的lin.0網(wǎng)絡(luò)。在車窗l(fā)in網(wǎng)絡(luò)中，主節(jié)點的主要功能是用來采集車窗升降信號和溫度傳感器信號，同時控制整個網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)起;從節(jié)點的主要功能是來通過判斷由主節(jié)點發(fā)來的控制信息和本身所采集的狀態(tài)，控制相應(yīng)的車窗電機(jī)工作。lin總線最初是為汽車電子控制系統(tǒng)設(shè)計的，也可以用于工業(yè)控制或者家用電子產(chǎn)品如冰箱中、洗衣機(jī)。對車載網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用是在汽車中的聯(lián)合裝配單元，如車門、車燈、座椅、溫度傳感器等。對于這些比較敏感的單元，lin總線可以把這些器件很容易的連接到車載網(wǎng)絡(luò)中，并可以得到十分方便的維護(hù)和服務(wù)。1.3 lin總線協(xié)議lin協(xié)會于1998年由主要汽車制造商成立，主要目標(biāo)是定義和實現(xiàn)

6、汽車使用的高品質(zhì)線性總線系統(tǒng)的低成本、開放式標(biāo)準(zhǔn)。lin協(xié)會在1999年7月發(fā)布了最初的lin v1.0版本。lin v2.1總線規(guī)范包括了3個主要部分：lin v2.1協(xié)議規(guī)范介紹了lin的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和傳輸層的協(xié)議規(guī)范;lin api操作規(guī)程建議介紹了網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序之間的接口;lin配置語言規(guī)范介紹了lin配置文件的格式，用于配置整個網(wǎng)絡(luò)。2 lin節(jié)點設(shè)計pic18f25j10單片機(jī)提供了工業(yè)級的制造工藝和流片工藝保證，而且成本較低，因此能夠適用于嚴(yán)酷的車內(nèi)運行環(huán)境。mcp202x是lin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物理接口，可以為汽車以及工業(yè)應(yīng)用提供一個最

7、高20k的串行總線傳輸速率。lin收發(fā)器mcp202x芯片針對工作在汽車環(huán)境下的情況進(jìn)行了特殊設(shè)計，符合lin v2.1總線規(guī)格。mcp202x為pic18f25j10和lin總線之間提供了一個雙向通信接口，可以把lin總線的電平轉(zhuǎn)換成微控制器能夠接收的txd、rxd信號，或者進(jìn)行與之相反的轉(zhuǎn)換。其中，picl8f25jlo供電電源3.3v由汽車電源經(jīng)電源轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓得到。mcp202x的供電由汽車電源直接供給12v。pic18f25j10的增強(qiáng)型異步收發(fā)器可以用硬件完成lin報文幀的同步間隔場接收，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報文幀的數(shù)據(jù)收發(fā)滿足l位起始位，8位數(shù)據(jù)位，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)。參考文獻(xiàn)1 趙雙，孫天健.lin總線技術(shù)及其在汽車電子中的應(yīng)用j.北京汽車，2007（03）：