【正文】 章首先研究了汽車電動(dòng)車窗的原理框圖，然后對(duì)主控節(jié)點(diǎn)和車窗節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)描述。對(duì)每一部分的電器元件都進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并對(duì)電路原理圖的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的描述。4基于CAN的車窗控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)是車窗系統(tǒng)中非常重要的一部分，它是整個(gè)車窗控制系統(tǒng)的大腦。硬件系統(tǒng)在軟件系統(tǒng)的支持系統(tǒng)的支配下，才能有條不紊的實(shí)現(xiàn)既定功能和完成相應(yīng)任務(wù)。與硬件模塊相對(duì)應(yīng)軟件設(shè)計(jì)也是按照功能的不同也進(jìn)行了劃分，這既能提高系統(tǒng)的軟件安全性，即一個(gè)模塊程序出問題也不會(huì)影響整個(gè)軟件系統(tǒng)中其它模塊的正常工作，也方便了日后軟件系統(tǒng)的管理、升級(jí)和維護(hù)。本章首先研究軟件的開發(fā)環(huán)境，然后研究各個(gè)軟件模塊設(shè)計(jì)。 軟件開發(fā)的環(huán)境 本課題的軟件編寫和編譯是在Keil uVision環(huán)境下完成的。Keil是美國(guó)Keil Software公司出品的一款軟件開發(fā)系統(tǒng)。Keil是目前最流行的51單片機(jī)開發(fā)軟件。Keil提供了一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境uVision，它包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的方針的仿真調(diào)試器。這樣，在開發(fā)應(yīng)用軟件過程中，編輯、編譯、匯編、連接和調(diào)試等各階段都集成在一個(gè)環(huán)境中，先用編輯器編寫程序，接著調(diào)用編譯器進(jìn)行編譯，連接后即可直接運(yùn)行。這樣避免了過去想用編輯器進(jìn)行編輯，然后退出編輯狀態(tài)進(jìn)行編譯，調(diào)試后又要調(diào)用編輯器的重復(fù)過程，縮短了開發(fā)周期。圖41是其操作界面。 圖41 Keil uVision的操作界面 CAN模塊CAN模塊的軟件設(shè)計(jì)與硬件相對(duì)應(yīng)，完成軟件設(shè)計(jì)后，就可以通過CAN模塊進(jìn)行總線通信。CAN模塊的軟件設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)部分：CAN控制器的初始化、報(bào)文的發(fā)送和報(bào)文的接收。 系統(tǒng)主程序 主程序?yàn)橐粋€(gè)順序執(zhí)行的無限循環(huán)程序。首先對(duì)系統(tǒng)硬件和各變量進(jìn)行初始化，實(shí)際上就是對(duì)CAN控制器SJA1000和CPU的初始化。系統(tǒng)上電后主控制器運(yùn)行自己的特殊復(fù)位程序然后進(jìn)入設(shè)定SJA1000程序。上電后CAN控制器得到一個(gè)復(fù)位脈沖使它進(jìn)入復(fù)位模式。在復(fù)位模式下對(duì)SJA1000進(jìn)行初始化，包括工作模式設(shè)置、波特率參數(shù)設(shè)置、接受濾波方式設(shè)置、接收屏蔽寄存器設(shè)置、接受代碼寄存器設(shè)置和中斷允許寄存器設(shè)置。在完成SJA1000的初始化設(shè)置后，SJA1000就可以進(jìn)入到操作者模式狀態(tài)，進(jìn)行正常的通信任務(wù)。然后就要對(duì)AT89C51的CPU進(jìn)行初始化，設(shè)置外部中斷，判斷信號(hào)是發(fā)送還是接收狀態(tài)，AT89C51要負(fù)責(zé)判斷信號(hào)發(fā)送之后，如果沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤，就可以進(jìn)行P1口的數(shù)據(jù)讀取，實(shí)現(xiàn)報(bào)文的發(fā)送。最后再由下一個(gè)控制單元負(fù)責(zé)報(bào)文的接收。這樣整個(gè)系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了通信過程。 系統(tǒng)的初始化 CAN控制器SJA1000在使用之前需要對(duì)其進(jìn)行初始化，SJA1000的初始化只有在復(fù)位模式下才能進(jìn)行，初始化主要包括工作方式的設(shè)置。驗(yàn)收濾方式的設(shè)置、驗(yàn)收屏蔽寄存器的設(shè)置、驗(yàn)收代碼寄存器的設(shè)置、波特率參數(shù)的設(shè)置和中斷允許寄存器的設(shè)置。SJA1000初始化完成后，其回到工作狀態(tài)，可以進(jìn)行正常的通信任務(wù)。圖42是SJA1000初始化的流程圖。 圖42 SJA1000初始化流程圖 CAN報(bào)文的發(fā)送 報(bào)文發(fā)送子程序是負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)報(bào)文的發(fā)送，在發(fā)送信息之前需要判斷一下發(fā)送的是數(shù)據(jù)幀還是遙控幀。如果是數(shù)據(jù)幀，發(fā)送時(shí)用戶只需將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按特定格式組合成一幀報(bào)文，送入SJA1000的發(fā)送緩存區(qū)，之后啟動(dòng)SJA1000的發(fā)送命令即可。圖43是發(fā)送子程序的流程圖。圖43 報(bào)文發(fā)送流程圖 CAN報(bào)文接收 報(bào)文接收子程序負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)報(bào)文的接收以及其它處理情況。接收子程序比發(fā)送子程序要復(fù)雜一些，因?yàn)樵谔幚斫邮請(qǐng)?bào)文的過程中，同時(shí)要對(duì)諸如總線關(guān)閉、錯(cuò)誤警報(bào)、接收益處等情況進(jìn)行處理。SJA1000報(bào)文的接收主要有兩種方式：中斷接收方式和查詢接收方式。本課題中采用的是查詢方式，其流程圖如圖44所示。 圖44 報(bào)文接收流程圖 驅(qū)動(dòng)模塊 車窗電機(jī)由三個(gè)按鍵來完成輸入信號(hào)的控制，它們分別代表電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾傳感器傳輸?shù)姆答佇畔⑤o助其控制，當(dāng)主控節(jié)點(diǎn)和車窗節(jié)點(diǎn)同時(shí)對(duì)車窗發(fā)出控制信息時(shí)，主控節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)高于車窗節(jié)點(diǎn)。圖45是驅(qū)動(dòng)模塊的程序流程圖。 圖45 電機(jī)驅(qū)動(dòng)流程圖 本章小結(jié) 本章首先研究了程序設(shè)計(jì)的環(huán)境，然后按照模塊化的方式設(shè)計(jì)了各個(gè)模塊的軟件部分。本章主要研究了CAN模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的軟件設(shè)計(jì)。5車窗防夾功能模擬測(cè)試與分析由于現(xiàn)實(shí)資源有限，課題在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)。本章對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行描述，為了方便模擬功能的測(cè)試，主控節(jié)點(diǎn)和車窗節(jié)點(diǎn)都設(shè)置了數(shù)碼管作為顯示單元。課題設(shè)計(jì)的車窗防夾功能是通過電機(jī)的電流和霍爾傳感器共同反饋信息來實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，通過與電機(jī)串聯(lián)一個(gè)高精密電阻，把該電阻的兩端電壓通過AD轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)轿惶幚砥魃希@樣來實(shí)現(xiàn)反饋電流信息的?；魻杺鞲衅鞯母袘?yīng)磁場(chǎng)是由商用永磁貼片提供的，該貼片貼在電機(jī)帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)木盤上。車窗遇到障礙物而只是車窗升降器電機(jī)堵轉(zhuǎn)這個(gè)過程，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下是通過夾停電機(jī)帶動(dòng)的木盤進(jìn)行模擬的，設(shè)置霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖數(shù)30以上是車窗玻璃到達(dá)車窗槽頂部。圖51為車窗遇障礙物時(shí)的顯示數(shù)據(jù)，表51為電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)微控制器對(duì)電機(jī)的控制動(dòng)作。 圖51 車窗遇障礙物 表51 電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)微控制器的動(dòng)作脈沖數(shù) 控制動(dòng)作電機(jī)堵轉(zhuǎn)大于等于30電機(jī)停轉(zhuǎn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)小于30 電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 通過模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖數(shù)大于等于30，微控制器認(rèn)為車窗上升到頂部控制電機(jī)停轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖數(shù)小于30時(shí)，微控制器認(rèn)為車窗遇到障礙物，電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。可見模擬結(jié)果顯示車窗的防夾功能正常，反映了課題理論設(shè)計(jì)的可行性。 6總結(jié)與展望 總結(jié) 傳統(tǒng)的汽車系統(tǒng)布線工作量很大，故障診斷工作難度較大，同時(shí)由于數(shù)據(jù)傳輸線很長(zhǎng)，導(dǎo)致傳輸速度下降，可靠性，實(shí)時(shí)性差等問題。CAN總線技術(shù)作為最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一，依靠其可靠性高，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，性價(jià)比高等特點(diǎn)成為解決這一問題的新選擇。正是基于這種研究背景，本文研究設(shè)計(jì)了基于CAN總線的汽車車窗多路傳輸控制系統(tǒng)。本文在研究CAN總線技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合單片機(jī)控制技術(shù)，對(duì)汽車車窗傳統(tǒng)的線路進(jìn)行分析和改造，設(shè)計(jì)出了完整的汽車車窗多路傳輸系統(tǒng)硬件電路圖。編寫了系統(tǒng)控制程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)車窗開關(guān)信號(hào)的發(fā)送。中斷，接收功能，并利用車窗電機(jī)的電流特性實(shí)現(xiàn)了車窗的防夾功能。 展望隨著中國(guó)汽車電子市場(chǎng)規(guī)模的不斷壯大，我國(guó)汽車電子技術(shù)的發(fā)展也有了長(zhǎng)足進(jìn)步，目前就電動(dòng)車窗控制系統(tǒng)而言，其基本功能已經(jīng)做得很完善了，現(xiàn)在隨其更多的設(shè)計(jì)是圍繞車窗控制系統(tǒng)本身給人們?cè)诔塑囍袔淼氖孢m性和便捷性，以及綠色環(huán)保性等，這些主題。論文在舒適性這方面做了探索研究，應(yīng)該看到論文中的應(yīng)用研究，是模擬功能，從模擬到實(shí)際應(yīng)用還需要更深入的研究與實(shí)驗(yàn)。大的方面，盡管我國(guó)汽車電子發(fā)展迅速，但與國(guó)外還是有差距的，目前我國(guó)汽車電子市場(chǎng)有七成左右的份額是被國(guó)外汽車巨頭所掌握，例如日本的電裝，德國(guó)的博世和德國(guó)的大陸汽車電子以及西門子等等。這些公司進(jìn)入汽車電子市場(chǎng)比較早，在當(dāng)前汽車電子市場(chǎng)中扮演著引領(lǐng)者的角色。還有這些汽車電子公司與汽車制造公司都有固定的業(yè)務(wù)往來，形成了良好的客戶關(guān)系。如電裝公司和豐田公司的業(yè)務(wù)往來關(guān)系，博世公司和德國(guó)大眾公司之間的業(yè)務(wù)往來，這些壟斷性的業(yè)務(wù)往來，使得國(guó)內(nèi)的汽車電子公司很難在這些良好的伙伴公司之間搶得市場(chǎng)。這就需要我們?cè)O(shè)計(jì)出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和更有競(jìng)爭(zhēng)性的價(jià)格，來提高競(jìng)爭(zhēng)性。只要我們好好做，屬于中國(guó)的汽車電子世界的未來將更加美好。參考文獻(xiàn)[1] [N].中國(guó)經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào)，20121010（B02）[2] “救”[N].計(jì)算機(jī)世界，20121026（010）[3] 龐曉鋒，[J].汽車電子世界，2004（12）：4851[4] 饒運(yùn)濤，鄒繼軍，王進(jìn)宏，[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009[5] 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