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1、基于CAN总线的汽车门窗智能控制系统 摘要：在本文中，对于基于CAN总线的汽车门和窗智能控制系统进行了介绍。车窗电机和电子控制模块被连接到使用基于CAN总线的分布式控制和实时控制串行通信系统。CAN总线可用于数据传输，共享或调查，以实现分布式控制的目的。相比与传统的手工操作或点点互连，利用CAN总线技术，可以减少布线显着，以及一个简单的身体结构。因此，可以改善和提高系统的可靠性，更容易维护。系统还具有良好的可移植性和可扩展性。这汽车电动车窗设计的智能控制和用户程序有一定的应用价值。 关键词：CAN总线，智能系统，分布式控制，电机电流。1.导言目前，计算机技术已广泛应用于以微控制器为代表的整车电
2、子系统，汽车电子产品的比例在整个车辆控制系统中继续增加。高档车控制系统已被转换为基于分布式网络的智能控制系统。随着日益复杂的汽车电子系统，传统的点至点已经无法满足在室内分布式控制的通信需求的实时信息交换系统。越来越多的电子设备，使得布线的困难程度急剧增加，也降低了汽车电气系统的可靠性。 CAN总线是一种串行通信网络，有效地支持分布式控制和实时控制，它的高性能和高自动化控制可靠性，已被广泛应用于在该领域。 现在所有的高档车都配备了电动车窗。我们可以简单地按下按钮，以控制门锁开关和降落玻璃窗。抗捏电动车窗作为一个强制性标准应用于车辆系统。 一种基于CAN总线的汽车门窗智能控制系统的设计方案已经在本
3、文中出台。与反挤压的控制功能，车门和窗户在正常工作模式对比，在紧急情况（异常工作模式），可以实现迅速起飞和登陆窗口控制功能的设计。因此，在车辆已变得更加智能化和人性化，门窗的控制管理，汽车电子产品的安全性，灵活性和可靠性已增强。2.系统的功能结构2.1 CAN总线通信的实施原则 在多主模式下工作, CAN总线是采用非破坏性总线仲裁技术的复用总线。其最远的直接通信距离可达10km，通信速率可达1Mbps。消息帧的使用CRC错误检查和其他措施，会自动打开关闭严重的错误节点的功能。节点的数据传输通过包过滤标识符实现，它具有针对不同的优先级实时要求。节点的数目取决于总线驱动电路。通信介质都有一个光纤同
4、轴电缆的灵活选择，使用短的分组消息框架结构，有一个很短的传输时间，低概率的干扰，并确保数据的错误率极低。汽车智能控制系统使用的信息单元的总线进行数据传输，位仲裁时节点访问总线。节点标识符的消息开始被分为功能标识符和地址标识符。该系统采用智能节点设计。根据CAN总线的结构和电气物理位置组件，汽车门窗分为左大门和窗户，左后视镜，右前方的门和右翼镜，左，右后门和窗户，车窗和天窗，包括7个节点的模块。节点左门窗是主要的控制模块。每个节点的设计使用一个独立的功能与CAN微控制器。CAN总线网络结构如图1所示： 图1 CAN总线网络结构图2主要功能结构2.2 智能控制车门和窗口每个车门都有一个窗口玻璃升降
5、机构和具有减速功能的驱动器直流永磁电机。电机的体积非常小，可以安装内门。通过改变输入电压的极性，改变电机的旋转方向（就是移动窗户上，降低）。打开和关闭的速度取决于输入电压。当前的系统采用的是一个小电阻（约1）传感器和电机串联。电机运行电流与电压降成正比。电机电流整个电阻检测电压检测4。马达不断运行，直到到达传感器的电压在预先设定的阈值，一旦传感器的电压降达到阈值，电机将停止转动。如果窗口不符合最后的位置，意味着该窗口有障碍，它会自动返回到初始位置。如果窗口的位置到达目的地，电机电路断开。为了完成这个控制操作，随时对时间窗口的位置控制是必需的，压电式传感器分别安装在顶部和在窗口底部的铁路。根据电
6、压压力产生的，以确定是否预先在窗口设定极限位置。系统的每个节点模块计了一个单刀，三个主场键（文，I =1,2,3.）。主节点的元素，是左前节点模块，不仅控制当地门的开/关，而且控制车门窗所有节点的同步动作。在这里，我们说明了智能控制进程的窗口，由主节点模块的击键动作。其逻辑结构可以表示为如图2所示。 3.系统硬件设计 在这个设计中，左前节点负责模块的整体控制，其他节点只负责控制当地的汽车门窗。不仅是为了控制电路茎节模块支持CAN总线之间的沟通，而且方便检测的压电式传感器的模拟值和负载电流，并开展了几个逻辑。最后，通过驱动控制功能。 P8xC591是用来作为该系统主控制器的模块。它首先读取击键的
7、信息，然后根据预编译的软件命令驱动车窗电机。它同时监视传感器的输出电压和负载电流，作为一个逻辑在汽车传感障碍时决定Windows的起飞、着陆和驱动电机的响应。为了减少对电机堵的影响，系统需要有软停止功能，那就是切断软停止点，并通过电机电源电机的惯性使玻璃的增加（减少）最大（完）。通过CAN总线控制器，相关每个节点模块的命令和状态已被用来完成与其他节点之间的信息传输和共享。系统硬件设计节点模块框图如图3所示。 图3系统模块节点的硬件设计框图电机驱动电路3 用于专用电机驱动芯片MC33486。这33486是一种自我保护的采用了双低侧开关的双高边开关。输出功率的双低侧连续10A电流，连接外部MOSF
8、ET。它也可以收集电机的电流，然后回到它的A / D采样模块得到电机的电流值，其中完成对电机控制和实现阻塞防挤压功能。在这个系统中，增设了过滤器、光电隔离收发器和CAN总线，减少了噪声之间耦合。DC-DC转换器已被用于D隔离电源。为了消除信号反射，总线两端连接终端电阻。4.系统软件设计软件设计主要包括：初始化CAN控制器，采集/传输程序消息节点和主控程序。4.1 CAN控制器的初始化程序CAN控制器初始化后，总线位定时，中断和TXDC的输出引脚得电或本身硬件复位，包括运作模式接收过滤器等等。4.2 节点信息收集/传输过程CAN控制器根据规范协议自动发送转递消息。首先，CPU必须根据特定的格式将
9、一个消息分组数据发送到一个缓冲区的CAN控制器，复位发送请求中的符号命令，寄存器发送程序，可以控制中断请求或查询状态。发送程序分为远程帧的发送和发送数据帧，不包含数据的远程帧收集的一个过程，包括接收消息的过程，以及关闭巴士，错误报警，泄漏，及其他情况接受维护。主要的消息收发器有两种模式：中断接收模式和接收查询模式。这个软件的设计采取中断控制模式，包括发送查询方式，中断控制流程信息的收集或传输。消息的发送和接收，如图4所示。 图4.1接收邮件程序流程图（查询方式）4.3 主控制程序 由于本文的空间有限，我们只介绍了主节点模块的设计理念。其他只适用于节点可以略作修改，并不再在这里进行讨论。其中所有
10、的车窗节点模块，左侧前面的节点模块具有更复杂的功能，并有最高优先级。首先，初始化系统，初始化完成后，然后读取的组合关键信息，按照实施完成特定的按键操作。可以在同一时间发送CAN之间的通信消息模块和智能控制。硕士课程的流程左前方节点控制模块如图5所示。图4.2送信程序流程图（中断模式） 图4.3送信中断服务程序流程图图4消息发送/接收程序流程图图5主程序流程图5主要技术参数和系统功能除了车门的智能控制系统和车窗的自动提升和下降，手动暂停和恢复，有以下功能：（1）防夹功能初始化完成后，手动和自动升降具有抗捏功能，防夹的次数是不受限制的。防夹区间范围是从窗户的顶部向下沿40毫米到窗口。在室温（225
11、），80m40mm的情况下，电阻器之间的线路使用15V工作电压，反升降玻璃的捏力100N时使用的10N/mm测量。（2）省电模式当120ms的输入信号消失后，电机温度接近室温25时，该系统会自动进入省电模式，其静态电流300A。当输入命令时电机控制模块将被唤醒。（3）.软停止功能 升软停止点是2mm以下至最低位置，下降软停止点是在12毫米以上至最高地位。（4）电机保护如果采取了电机防护措施，电机以及整个电动车窗系统的寿命可以显着改善。在250ms电力情况下，电机失速控制模块将切断电机，使电机停止工作。在连接到控制模块电源，如果没有初始化，那么电机的初始温度为80；如果初始化，电机初始温度将设定
12、在160左右。正常情况下，如果电机温度达到170，则进入的命令不起作用。一旦温度降低，则电机简单实现原有运动功能；;如果电机温度上升至190，则电机立即停止操作。只有当电机温度下降后，才能恢复其功能。（5）自我诊断功能为了保证系统的可靠性，并提高平均无故障时间，它使用的自诊断保护措施：如果电源电压超过16V0.5V，它将关闭自动关闭功能系统解除。（6）系统的抗干扰设计技术硬件的设计，抗干扰与灵活性，节约资源，成本低的优点已得到广泛应用。在这个软件设计中嵌入了看门狗，进一步提高了系统的可靠性。6结束语在省重点项目的支持下，我们基于CAN总线设计了汽车车窗和门的智能控制系统。节点模块的核心是P8x
13、C591单片机。电机和电动车窗连接到系统的电子控制模块。CAN总线用于数据传输，共享或询问，以实现分布式控制的目的。相对于传统的手工操作或点至点的互连而言，利用CAN总线技术可以减少布线，显得身体结构简单。因此，可以提高系统的可靠性和易于维护。系统还具有良好的可移植性和可扩展性。同时，通过监测当前情况，实现设计防夹功能的电动车窗电机，设计一个强制性的安全窗口“动作”功能，使汽车的智能化，人性化和安全性得到了进一步的增强。它已被安装在汽车上试行，并获得良好的反映。设计方案具有明显的可移植性和可扩展性，它也可以应用到智能汽车电气系统的升级或其他发展更强大的CAN总线智能产品。参考文献1 苏赵鹏 门
14、控制系统的设计基于CAN总线 哈尔滨工业大学学报科学与技术，第一卷2225页，2007年。2云，涛，娆等 现场CAN总线原理技术与应用 北京航空航天大学出版社 第3638页，2007年。3林成等 引发双CAN总线的小型飞机航空电子系统系统时间的发展 航天与航空月刊/杂志，第一卷40A-267-276，2008年12月。4丁鑫等 通过使用WINCE对CAN总线设备驱动程序的研究 华中科技大学科学技术（自然科学版），第一卷第104106页，2007年9月。5冉平等 基于CAN总线的通信转换器设计 2008年。6蒋华纳 公交车CAN总线设计 第48卷，18号，第36-40页，2003年8月21日。7周方，李舒秦，侯霞 基于CAN总线发展车身仿真和测试系统的方法 世界智能控制与自动化大会（WCICA7509-7514），2005年。8曾晓华 MPC5xx微控制器上CAN总线戊型肝炎病毒中的应用 2006年IEEE国际会议车辆电子与安全，ICVES114-118页，2006年。
