汽车车门控制系统的设计与实现

指导教师评定成绩：

审定成绩：

重庆邮电大学

移通学院

现代汽车电控课程设计报告

设计题目：汽车车门控制系统的设计与实现（方案）

单位（系部）： 08自动化系

学生姓名：车磊

专业：自动化专业

班级： 05120802 学号： 0512080217 指导教师：赵双

设计时间： 2011 年 11 月

1 轿车车门控制系统的功能描述

与传统的设计相比,本系统突出体现了总线控制的智能化和

人性化,同时支持对玻璃自动和手动2种操作模式的控制;具有智能防夹功能,即在玻璃的自动上升过程中,如果经过算法判断发生夹碰,将自动反转并下降15mm,对乘客进行保护;具有碰撞应急功能,通过共享网络信号,如果发现碰撞,即刻将碰撞报警在总线上广播,接收到报警后所有的车窗同时下降,便于乘客逃生;具有智能关窗功能,如果从网络上获取点火钥匙关闭和外部中控锁关闭信号,将自动升起所有玻璃,避免由于驾驶员的疏忽而引发的意外。

对中控锁的控制,支持内部、外部和遥控3种操作模式;具有自动锁闭功能,即通过总线实时监测车速变化,如果发现车速超过15km /h,将自动锁止中控锁;具有碰撞应急功能,如果从网络上发现碰撞信号,将自动打开中控锁,便于乘客逃生。

2 CAN /LIN混合网络的构建

车门控制系统的网络结构原理如图1所示。由于CAN总线在汽车网络应用中的主流地位,各半导体供应商都提供对CAN协议的完善支持。本系统以内置MSCAN模块的MC68HC908GZ16 和MC33889CAN收发控制器为底层基础,实现CAN的通信。L IN总线作为CAN通信网络的辅助,基于主从结构,使用单线通信,充分体现了价格方面的优势。其目标应用是不需要CAN的性能、带宽及复杂性的低速系统,系统中利用MC68HC908GZ16 中的ESCI模块+MC33399和908E625 构建L IN 通信网络,实现对后视镜的控制。

基于MSCAN模块对CAN通信的硬件支持,通过软件中对相应寄存器的设置实现对CAN通信的消息类型、通信速度、消息过滤和位定时等网络参数的初始化。同时通过接收中断和时间中断来触发消息帧的收发,实现数据的交换。最后通过CAN状态中断和循环检测实现对错误的界定和处理。

由于没有专门的硬件支持, LIN总线通信协议的实现与CAN 不同,更多的是通过软件驱动实现的。目前支持L IN通信协议的底层驱动程序有: LIN API和Motorola API2 种,本系统采用后者实现通信。相对于硬件支持,软件实现的通信给开发者提供了更大的控制自由度,但也相应增加了软件开发的工作量。首先必须把驱动文件与系统工程进行链接,并对驱动程序进行相应的资源分配。通常主节点驱动将占用23B的RAM、1 391B的ROM和不超过34B 的堆栈; 从节点驱动占用20B 的RAM、1 071B的ROM和不超过34B 的堆栈。为了加速驱动的运行和减少对ROM资源的占用,通常需要分配20～23B的RAM零页空间,当然资源的占用会随系统消息的增加而增加。然后通过相应

的配置文件对通信的时钟、速率和节点所涉及的消息进行定义。最后主程序通过对链接成功的LIN驱动库函数的调用,实现LIN的网络通信。

在具体的应用中,基于物理位置和LIN总线一主多从的特性,选择以驾驶员侧门节点为主节点,以后视镜节点为辅节点构造一主两从的LIN总线控制结构。主节点通过内置的MSCAN模块和ESCI模块同时实现对CAN和L IN通信的支持,在整个网络中充当网关,实现2个网络中的信息交换。主节点一方面通过CAN通信实现整个车身的信息交换和共享,另一方面检测控制面板的按键输入,综合所有的信息对L I N从节点的任务进行排队和管理。从节点接收来自主节点的命令完成相应的操作,并根据需要把后视镜状态反馈回来。

CAN总线采用双绞线和信号差分传送,有效地抑制了共模干扰。由于CAN总线为多主结构,各节点首先监听总线,当发现总线空闲才可进行发送,如果发生冲突则通过优先级实现非破坏性仲裁;消息传输采用基于消息而非地址的广播式发送;针对汽车应用环境设计的错误界定和处理机制,保证了通信的可靠性。

LIN总线采用单线12V信号通信,大大提高了信号冗余。通信过程中, LIN主节点首先发送同步间隔( synch breake)和同步场( syn ch field)来建立同步,再通过以信息为基础的标识符场与相应从节点建立通信。

3 控制策略实现

由于对整个车门控制系统的控制是建立在CAN和LIN的混合网

络上,非常容易实现信息的传送和共享,较之传统的设计,可以轻松提供更加智能化和人性化的功能。

现以中控锁的控制策略为例进行分析,首先系统要检测对中控

锁的外部操作,包括:无线射频、外部钥匙和内部中控开关;其次通过总线通信实时获得中控器和其他门节点的状态,确认实际工况。

中控锁的控制策略主要由左前门控制器来实现,具体步骤如下。

(1) 应答中控器的问询,反馈节点的运行状态。

(2) 接收到CAN总线上“询问门状态”信号,检测门接触开关状态,将该状态发送到CAN总线上。

(3) 接收到集控门锁开关的“开锁”信号,检测中控门锁状态,如果此时门锁处于已闭状态,且车速< 15km /h,使门锁执行开锁动作,同时向CAN总线上发送“集控门锁外部开锁”命令;在执行完开锁动作后,向CAN总线上发送“中控锁已开锁”状态。

(4) 接收到集控门锁开关的“闭锁”信号,如果中控锁处于已开状态,则检测门接触开关的状态;若该门已经关闭,则向CAN总线上发送“询问门状态”信号;若其余三扇门都已经关闭,则使门锁执行相应的闭锁动作,同时向CAN总线上发送“集控门锁外部闭锁”命令;在执行完闭锁动作后,向CAN总线上发送“中控锁已闭锁”状态。

(5) 实时监测总线上的速度信号(中控器采集,并循环发送到总线上) ,如果发现车速> 15km /h,且中控锁处于已开状态则检测门接触开关的状态;若该门已经关闭,则向CAN总线上发送“询问门状态”信号;若其余三扇门都已经关闭,则使门锁执行相应的闭锁动作;在执