【正文】 從節(jié)點(diǎn)就 會(huì) 認(rèn)為沒有收到任務(wù)幀。 LlN 節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì) 車窗 控制 系統(tǒng) 的 工作性能好壞取決于程序結(jié)構(gòu)的合理性，一個(gè)好的程序結(jié)構(gòu)有 利于提高程序運(yùn)行 的 速度和功能的正常實(shí)現(xiàn)。使用 LIN 配置語言時(shí)，通過 LDF 文件表示 LIN 數(shù) 據(jù)庫。 首先，按下車窗控制按鈕，四個(gè)車窗進(jìn)入使能狀態(tài)。從根本上來說，硬件抗干擾是主動(dòng)的，而軟件抗干擾 則 是被動(dòng)的。 這樣，當(dāng)程序跑飛的時(shí)候 能夠 使程序回到正軌。 如果 失控的程序進(jìn)入 “ 死循環(huán) ” ，通常用 “ 看門狗 ” 技術(shù) 來 使程序脫離 “ 死循環(huán) ” 。 看門狗技術(shù)是常用的抗干擾措施。 開 始拍 數(shù) 置 零正 向 轉(zhuǎn) 動(dòng)選 擇 整 箱 控 制 碼 數(shù) 組輸 出 控 制 碼控 制 碼 地 址 口 即 指 向 下 拍 控 制 碼延 時(shí)拍 數(shù) 已 過 六 拍 ？步 數(shù) N = N 1步 數(shù) N = 0 ？返 回反 向 控 制 碼 數(shù) 組NYNNYY 圖 35 溫度控制模塊程序流程圖 溫度控制模塊程序主要是對(duì)溫度感應(yīng)模塊采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過與設(shè)菏澤學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 定值進(jìn)行比較后，來調(diào)節(jié)車窗升降，從而調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度。如圖 33 所示。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。 程 序 入 口掃 描 控 制 按 鍵是 否 有 按鍵 按 下啟 動(dòng) 3 0 0 m s 定 時(shí)上 升 / 下 降3 0 0 m s 定 時(shí) 已 到置 手 動(dòng) 上 升 / 下 降是 否 有 按鍵 按 下車 窗 是 否到 頂 / 底 ？電 機(jī) 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 上升 / 下 降電 機(jī) 停 止轉(zhuǎn) 動(dòng)置 自 動(dòng) 上 升 / 下降汽 車 行 駛 速 度是 否 過 快 ？溫 差 是 否在 人 體 適 應(yīng)范 圍 內(nèi) ？上 升 / 下 降 3 0 0 m s定 時(shí) 已 到緩 慢 上 升 / 下 降Y NYN YN YN N YYNY N 圖 31 系統(tǒng)主程序流程圖 菏澤學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 通過基于車速和溫差的車窗控制算法，車速傳感器和溫度傳感器結(jié)合不僅可以用于車輛行駛記錄和預(yù)測(cè)，而且改進(jìn)了車窗控制系統(tǒng)的安全性和舒適性，使其設(shè)計(jì)更加彰顯智能化和人性化，符合電子車窗系統(tǒng)將來的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣泛的運(yùn)用范圍和實(shí)際的運(yùn)用價(jià)值。 旁路是把輸入信號(hào)中的干擾作為濾除對(duì)象，而去耦是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象，防止干擾信號(hào)返回電源。為了保證車載網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)安全和可靠運(yùn)行，其必須具備良好的電磁兼容性 (EMC)，所以進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮抗干擾的問題。通過升降器電機(jī)的電流的變化完全反映玻璃上升或下降過程中遇到阻力的變換情況，通過采樣電機(jī)升降過程中通過的電流，監(jiān)測(cè)電流就可以知道阻力的大小。升降器電機(jī)通過的電流的變化反映玻璃上升或下降過程中遇到的阻力變換情況，通過采樣玻璃升降器電機(jī)通過的電流，監(jiān)測(cè)電流就可以監(jiān)測(cè)玻璃升降過程中阻力的變化情況從而執(zhí)行相應(yīng)的操作。其中有效數(shù)據(jù)檢查可以避免因線路故障而采集到虛假數(shù)據(jù)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行有效性檢查，主要來保證所測(cè)量的溫度信號(hào)在正常的范圍內(nèi) [15]。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì) 因?yàn)榇舜螠y(cè)量信號(hào)是溫度信號(hào)，不需要過于高的采樣率，所以采用了美國德州儀器公司生產(chǎn)的 TLC2543 芯片 [14]。 針對(duì)汽車內(nèi)電磁干擾嚴(yán)重，溫度變化大等十分惡劣的環(huán)境，選用了溫度傳感器LM335A，其正常工作溫度在 40℃ ～ 100℃之間，具有很高的工作精度與較寬的線性工作范圍，集成 了信號(hào)調(diào)理電路和傳感電路，且器件輸出電壓和攝氏溫度成正比。 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， CurR輸出電流和負(fù)載電流成線性比 例， CurR 輸出電流再通過采樣電阻與限流電阻把電流轉(zhuǎn)化成電壓輸入到單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的雙向控制。工作方式有單 m 拍、雙 m 拍、 3m 拍以及 2m 拍等，一 般情況下電機(jī)的相數(shù)越多，工作方式就越多。 圖 22 +5V轉(zhuǎn) + 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的合理設(shè)計(jì)，主要在于調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)程序的啟動(dòng)頻率。車載網(wǎng)絡(luò)中主要用到兩種電源： +12V 和 +5V， +12V 的電壓主要是為電機(jī)驅(qū)動(dòng)供電， +5V 的電壓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，而車載電源的穩(wěn)定性差，需要其輸 出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓 [8]。因?yàn)?LIN總線是單主多從結(jié)構(gòu)，無需總線仲裁，由主節(jié)點(diǎn)控制總線訪問，故對(duì) LIN主節(jié)點(diǎn)的保護(hù)額 外重要，所以采用了圖中包含二極管 D3的虛線部分來實(shí)現(xiàn)對(duì)主節(jié)點(diǎn)的保護(hù)。 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(gè)物理接口，可以為汽車以及工業(yè)應(yīng)用提供一個(gè)最高 20K的串行總線傳輸速率。車窗與車窗升降器主要是機(jī)械結(jié)構(gòu)。如圖 12所示。 (4)從機(jī)節(jié) 點(diǎn)不需石英或陶瓷諧振器可以實(shí)現(xiàn)自同步，減少了硬件成本。否菏澤學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 則，節(jié)點(diǎn)的增加將減少網(wǎng)絡(luò)阻抗，會(huì)導(dǎo)致環(huán)境條件變差。本次車窗控制系統(tǒng)總體框架圖如圖 11 所示。目前我們的研發(fā)工作還處于向國外學(xué)習(xí)的階段，但許多與汽車電子技術(shù)相關(guān)的外國文獻(xiàn)都是講其優(yōu)勢(shì)而不講其缺陷。這樣當(dāng)車窗上升遇到障礙物 (如頭 、 手等 )時(shí)能夠自動(dòng)后退到底，從而可以有效避免事故的發(fā)生，車窗防夾功能對(duì)汽車的安全性能來說是一種十分人性化的設(shè)計(jì)。 safety。車窗系統(tǒng)是汽車車身的重要組成部分，大多數(shù)消費(fèi)者都把電動(dòng)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。在車身電子中，對(duì)半導(dǎo)體需求量排名前三位的應(yīng)用領(lǐng)域分別是：車載空調(diào)，大約占 44％；車窗控制，大約占 22％；車燈控制，大約占 10％，排名第四位的是電動(dòng)車門控制。由此可見，溫度因素是影響駕駛員身體不適、導(dǎo)致安全事故的重要原因之一。 本設(shè)計(jì)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、易于維護(hù)和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。 LIN 總線的技術(shù)特點(diǎn) LIN總線是一種成本低的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用來實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。在不需要 CAN總線的帶寬和多功能的場(chǎng)合，比如車窗控制系統(tǒng)制動(dòng)裝置和智能傳感器之間的通訊，使用 LIN總線可以大大節(jié)約成本。主機(jī)節(jié)點(diǎn)中既有主機(jī)任務(wù)模塊又有從機(jī)任務(wù)模塊，其它的節(jié)點(diǎn)都只有從機(jī)任務(wù)模塊。對(duì)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)?，F(xiàn) 在的車窗控制系統(tǒng)內(nèi)安裝的先進(jìn)電子設(shè)備，具有安全保護(hù)功能，可以通過電子模塊控制對(duì)電機(jī)的過壓、過流及過熱保護(hù)，并且當(dāng)玻璃上升的途中遇到障礙時(shí)會(huì)自動(dòng)識(shí)別而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，有效防止乘客夾傷，實(shí)現(xiàn)了防夾功能。 菏澤學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 13 LIN節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì) 圖 13是 LIN總線的節(jié)點(diǎn)硬件連接示意圖。 MCP202x的供電由汽車電源直接供給 12V。圖 21中的電容 C6和C7選用電解電容，能夠有效濾除高低頻干擾。 菏澤學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 單 片 機(jī)鍵 盤 接 口 鍵 盤功 率 驅(qū) 動(dòng) 接 口 功 率 驅(qū) 動(dòng) 器步 進(jìn) 電 機(jī) 圖 23 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的系統(tǒng)框圖 合理地選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是非常重要的，一般希望步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩大，步距誤差小，啟動(dòng)頻率和運(yùn)行頻率高，性能價(jià)格比高。智能功率芯片 MC33486 可以外接兩個(gè) MOSFET 管 (在這里選用 P60N06，可以輸出較大的工作電流驅(qū)動(dòng)電機(jī) )組成一個(gè) H 橋 。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。其電路連接如圖 24所示。圖 25 給出了 TLC2543 和 PIC18F25J10 的連接電路。當(dāng)車窗上升遇到障礙物時(shí)能夠自動(dòng)后退到底，從而能夠避免事故的發(fā)生。 （ 2） 車窗運(yùn)行到頂位或底位時(shí)自動(dòng)停止，車窗電機(jī)斷電 。 為了克服現(xiàn)有的車窗不能在高速駕駛的過程中智能的調(diào)節(jié)車窗升降的快慢，避免可能的安全隱患，本設(shè)計(jì)提供了一種新的基于車速和溫差的車窗控制算法。 本車窗系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中的 PCB主要采取了如下 2個(gè)抗干擾措施： (1)在每個(gè)芯片輸入輸出端都加了相應(yīng)的旁路電容和去耦電容。同時(shí)，使電源線、地線的走向一致， 這種措施也有助于加強(qiáng)電路板的抗干擾能力。 程 序 入 口單 片 機(jī) 寄 存 器 初 始 化所 有 變 量 初 始 化是 否 是 到 L I N 主 節(jié) 點(diǎn) 的報(bào) 文 信 息 ？分 析 主 節(jié) 點(diǎn) 的 診 斷 消息車 窗 升 降 驅(qū) 動(dòng) 函 數(shù)L I N 報(bào) 文 接 收?qǐng)?zhí) 行 相 應(yīng) 的 動(dòng) 作向 總 線 發(fā) 送 從 機(jī) 任 務(wù)診 斷 結(jié) 果 NY 圖 32 LIN 主機(jī)程序 流程圖 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。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?節(jié)點(diǎn)上，再同步執(zhí)行該輸入信號(hào)所要求的動(dòng)作。 A/D 轉(zhuǎn)換程序 A/D 轉(zhuǎn)換程序流程圖，指明 A/D 轉(zhuǎn)換程序的結(jié)構(gòu)。為了使測(cè)控系統(tǒng) 可以 長期可靠的運(yùn)行，經(jīng)常采用 屏蔽、 隔離、接地等抗干擾措施來減小干擾對(duì)違紀(jì)系統(tǒng)的影響。看門狗技術(shù) 要實(shí)現(xiàn)對(duì) CPU 的監(jiān)控， 就 必須通過兩根信號(hào)線和 CPU 進(jìn)行 聯(lián)系。 “ 看門狗 ” 技術(shù)可 以 由硬件實(shí)現(xiàn)，也可 以由 軟件實(shí)現(xiàn)。在車窗防夾程序 M1 中通智能車窗升降控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 過檢測(cè) M2Watch 的變化情況判定溫差控制程序 M2 運(yùn)行是否正常，在溫差控制程序M2 中檢測(cè)主程序 MWatch 的變化情況判定主程序 M 是否正常運(yùn)行，在主程序 M 中通過檢測(cè) M1Watch 的變化情況判別車窗防夾程序 M1 是否正常工作。車外溫度傳感器安放在汽車 的 前窗，車內(nèi)溫度傳感器 安放在車內(nèi)中控門鎖附近。當(dāng)車速超過事先設(shè)定的限定車速 100km/h 時(shí)，上升過程中車內(nèi)外溫差在 ℃ (50℃ )時(shí)，采用基于車速和溫差的控制算法后，車窗上升速度對(duì)比之前時(shí)，提高了 ％， 使得車內(nèi)外 溫差較大時(shí)，車窗上升時(shí)能加快速度；下降過程中車內(nèi)外溫差在 ℃ (50℃ )時(shí)，采用了基于車速菏澤學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 和溫差的控制算法后，車窗下降速度對(duì)比之前時(shí)，降低了 ％，使得車窗能緩慢下降。通過工具的用戶接口，這些信息足夠可以進(jìn)行有限的仿真控制 (例 如選擇仿真節(jié)點(diǎn)，選擇進(jìn)度表 )。 首先，主節(jié)點(diǎn)完成微控制器的寄存器初始化 與 變量初始化，然后進(jìn)入自身任務(wù) 的循環(huán)中。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。 大 多數(shù)購車者將車窗視為必備的舒適功能，因此汽車 制造商 都將其作為一種基本 的 功能。相對(duì) CAN總線技術(shù)，LIN總線的 主要 特點(diǎn)就是成本低，可靠性強(qiáng)，簡單 且 實(shí)用