【正文】 Information，Hangzhou Dianzi UniversityHangzhou, Zhejiang, 310018The People’s Republic of Chinazyj16888ABSTRCTThis paper presents a design of elevator positioning control system model based on the ATmega128 microcontroller. The model mainly includes MCU control module, stepper motor drive module, infrared detection module, LCD display module and keys module. The elevator’s running path is set by keys。② 對系統(tǒng)進(jìn)行全面的穩(wěn)定性分析并提出解決方法。在成本方面，本系統(tǒng)采用了獨(dú)立CAN控制器SJA1000+CAN驅(qū)動(dòng)器PCA82C250與微控制器連接，與選用帶CAN接口的微處理器相比，具有成本低、擴(kuò)展靈活等優(yōu)點(diǎn)。并以左前車門模塊為例，闡述了控制軟件設(shè)計(jì)流程。同時(shí)設(shè)計(jì)總線接口每一部分的電路，并進(jìn)行仔細(xì)分析。闡述了總線控制器SJA1000和收發(fā)器PCA82C250的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及工作原理。圖61 1號(hào)從站溫度采集圖62 4號(hào)從站液位測量圖63 CAN通信數(shù)據(jù)波形 圖64 顯示模塊效果圖圖65 系統(tǒng)整體運(yùn)行效果第七章 結(jié)論與展望隨著汽車上電子控制裝置越來越多，車身布線也愈來愈復(fù)雜，使得運(yùn)行可靠性降低，故障維修難度加大。圖64為主站系統(tǒng)開機(jī)顯示畫面。如圖62所示。通過對軟硬件的調(diào)試，系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期效果，現(xiàn)給出各模塊調(diào)試結(jié)果。將程序故障定位在一個(gè)較小的范圍內(nèi)，然后針對故障程序段再使用單步運(yùn)行調(diào)試方法來精確定位錯(cuò)誤所在，這樣就可以做到調(diào)試的快捷和準(zhǔn)確。對所有程序模塊的整體組合是在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)中進(jìn)行的，由于各個(gè)程序模塊均已通過調(diào)試，說明已基本排除內(nèi)部錯(cuò)誤，所以總體聯(lián)調(diào)時(shí)程序的錯(cuò)誤就大大減少，因而調(diào)試成功的可能性也就大大提高了。在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)中，先對依賴于硬件的功能程序模塊進(jìn)行調(diào)試，然后對與硬件關(guān)聯(lián)度較小的部分調(diào)試，最后進(jìn)行兩大部分程序的有機(jī)組合及總調(diào)試。從宏觀上說，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的軟件和硬件是密切相關(guān)，相輔相成的。然后把各個(gè)電路板模塊連接起來，進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)檢查。、連接線與元器件檢查焊接好元器件的電路板及連好線的整個(gè)應(yīng)用電路必須經(jīng)檢查無誤后才能通電。為保證軟件運(yùn)行的可靠性，文中針對軟件的干擾因素進(jìn)行了分析并提出了相應(yīng)的抗干擾措施。本章首先闡述了程序設(shè)計(jì)的思路和方法，并采用模塊化的編程思想對車身CAN控制系統(tǒng)主要程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)。當(dāng)程序彈飛到一個(gè)臨時(shí)構(gòu)成的死循環(huán)時(shí)，冗余指令和軟件陷井也無能為力了，此時(shí)系統(tǒng)將完全癱瘓。當(dāng)PC失控，造成程序“亂飛”而進(jìn)入非程序區(qū)(如ROM中未使用的空間和未使用的中斷向量區(qū)等)時(shí)，指令冗余就不起作用了；只有在非程序區(qū)設(shè)置攔截措施，使跑飛的程序掉入軟件陷阱，強(qiáng)行使程序進(jìn)入初始狀態(tài)。① 指令冗余。并且使其重復(fù)周期盡可能短的措施。在本設(shè)計(jì)中，我們采用了在一般數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，常采用一些簡單的數(shù)值、邏輯運(yùn)算處理來達(dá)到濾波的效果。同時(shí)，在程序中設(shè)置軟件陷阱，捕獲PC，將其導(dǎo)入正常軌道。2）在干擾的侵害下，可讀寫的RAM中數(shù)據(jù)可能被竄改，這里包括片內(nèi)RAM擴(kuò)展RAM和片內(nèi)特殊功能寄存器的內(nèi)容被篡改，導(dǎo)致某些部件工作狀態(tài)發(fā)生變化，引起控制失靈。溫度采集模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集工作。DS18B20 的數(shù)據(jù)讀寫由測溫分機(jī)來完成，包括初始化、讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)。DS18B20 工作流程見圖57 所示。即距離值為：(高電平時(shí)間*340m/s)/2。 超聲波傳感器檢測液位流程超聲波傳感器模塊接線圖如圖48所示。 Write_SJA1000(IER,0X01)。 //清接收緩沖器}// 外部中斷1服務(wù)函數(shù)void INT1_Sev(){ int i。 RxBuffer[7] = Read_SJA1000(RXDATA5)。 RxBuffer[3] = Read_SJA1000(RXDATA1)。 Length_Data = (RxBuffer[0]) amp。主控制器會(huì)將這條信息發(fā)送到本地信息存儲(chǔ)器，然后釋放接收緩沖器并對信息操作。 //開中斷 Delay_Ms(1000)。 Write_SJA1000(TXDATA4,TransBuffer[6])。 Write_SJA1000(TXID2,TransBuffer[2])。 TransBuffer[8]=0x06。 TransBuffer[4]= i。 TransBuffer[0]=0x04。 i++) { CLI()。 unsigned char SR_temp,i。發(fā)送過程由SJA1000的中斷請求控制或由查詢控制段的狀態(tài)標(biāo)志控制。 //配置發(fā)送緩沖區(qū)ID3 Write_SJA1000(IER,0X01)。 //TX1懸空 ,TX0推挽正常輸出 do { Write_SJA1000(MODE,0X00)。 Write_SJA1000(ACR3,0x01)。 //設(shè)置驗(yàn)收屏蔽位 Write_SJA1000(AMR1,0X00)。 } while(!(Read_SJA1000(MODE) amp。CAN總線控制器SJA1000的初始化流程圖如圖51所示。第五章 CAN總線網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計(jì)結(jié)合上一章的硬件電路設(shè)計(jì)，本章完成了下位機(jī)數(shù)據(jù)采集程序的編寫，制定了CAN通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了CAN節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)通信。如本系統(tǒng)的 LM7805管和車窗電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N。圖410 汽車車燈控制節(jié)點(diǎn)畫電路板時(shí)布線對系統(tǒng)的抗干擾性能有很大影響，本電路板設(shè)計(jì)時(shí)主要從幾下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：1．盡量增加電源走線寬度，在電源線輸入端并聯(lián)一個(gè)大容量的電解電容和一個(gè)小的瓷片電容，其中大容量的電解電容是為抑制電源噪聲中的低頻分量，而小的瓷片電容則是為抑制噪聲中的高頻分量。下面利用 CAN 總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)車燈控制與狀態(tài)檢測，可以很好的解決傳統(tǒng)車燈控制與狀態(tài)檢測方法的弊端。車燈狀態(tài)通過串聯(lián)在電路中的狀態(tài)燈進(jìn)行指示。圖46 ATmega128在電路板中的位置在中央處理單元中，需要通過4個(gè)開關(guān)控制車窗開關(guān)、燈光開關(guān)、這4個(gè)信號(hào)，這4個(gè)信號(hào)都是開關(guān)量信號(hào)，按鍵部分電路如圖47所示:圖47 按鍵原理圖 液位檢測模塊本系統(tǒng)采用超聲波測距模塊來檢測汽車油箱的液位，該超聲波測距模塊可實(shí)現(xiàn)0~ 的非接觸測距功能，~ 的寬電壓輸入范圍，靜態(tài)功耗低于2mA，自帶溫度傳感器對測距結(jié)果進(jìn)行校正，同時(shí)具有GPIO，等多種通信方式，內(nèi)帶看門狗，工作穩(wěn)定可靠。FLASH 存儲(chǔ)器還具有在線系統(tǒng)重新編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。+5V變成+；LM2941S為可調(diào)穩(wěn)壓管，通過匹配外圍電路能將+5V穩(wěn)壓成+。工作電路圖如圖44所示[21]?？膳cCPU直接接口，提供兩種界面來連接微處理機(jī)：8位并行及串行兩種連接方式?！妗D43 DS18B20模塊 ℃，被測溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出。PCA82C250的CAN輸出可以驅(qū)動(dòng)最小為45Ω的負(fù)載，最多允許連接112個(gè)節(jié)點(diǎn)（假設(shè)最小差分輸入阻抗為20 kΩ和標(biāo)稱終端電阻為120Ω）[19]。具有自動(dòng)檢測TXD輸入端的接地錯(cuò)誤，短路保護(hù)和高壓瞬態(tài)保護(hù)能力，可以連接112個(gè)節(jié)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的抗干擾特性。 圖42CAN模塊電路原理圖從圖中可以看到在PCA82C250與光電耦合器之間，有一個(gè)上拉電阻，這個(gè)電阻，可以保證高速光耦6N137導(dǎo)通的時(shí)候輸出高電平，截止的時(shí)候輸出低電平。在掉電情況下，二極管給電容提供了放電通道，使電容迅速放電，這樣可保證在反復(fù)上電的情況下可靠復(fù)位。 兩個(gè)可編程的串行USART； 8 個(gè)單端通道； 兩路8 位PWM； 通過JTAG 接口實(shí)現(xiàn)對Flash, EEPROM, 熔絲位和鎖定位的編程；芯片外設(shè)特點(diǎn)： 可以通過SPI 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程； 4K字節(jié)的EEPROM ，壽命：100,000 次寫/ 擦除周期； 128K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash，壽命： 10,000 次寫/ 擦除周期；圖41 系統(tǒng)CPU電路圖 全靜態(tài)工作；本系統(tǒng)使用的CPU的內(nèi)核具有以下特點(diǎn)[20]：本課題，采用第一種方案。目前 CAN 控制器芯片有獨(dú)立的，也有集成在微處理器里面的。并對它們在CAN總線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了敘述，對本設(shè)計(jì)中控制器和收發(fā)器的合理選擇進(jìn)行了分析。如果檢測到顯性位，RXD將轉(zhuǎn)至低電平。為降低射頻干擾，應(yīng)限制上升和下降的斜率。在這種模式下，不采取任何措施限制上升和下降的斜率。PCA82C250采用雙絞線差分驅(qū)動(dòng)，有助于抑制汽車等惡劣電氣環(huán)境下的瞬變干擾。PCA82C250的主要特性如下[19]：● 與ISO11898標(biāo)準(zhǔn)完全兼容；● 高速率(最高可達(dá)1Mbps)；● 具有抗汽車環(huán)境下的瞬間干擾，保護(hù)總線能力；● 采用斜率控制，降低射頻干擾；● 過熱保護(hù)；● 總線與電源及地之間的短路保護(hù)；● 低電流待機(jī)模式；● 未上電節(jié)點(diǎn)不會(huì)干擾總線；● 總線至少可連接110個(gè)節(jié)點(diǎn)。⑦ 錯(cuò)誤管理邏輯錯(cuò)誤管理邏輯(EML)負(fù)責(zé)限制傳輸層模塊的錯(cuò)誤。它還執(zhí)行總線上的錯(cuò)誤檢測、仲裁、填充和錯(cuò)誤處理。CPU在此FIFO的支持下，可以在處理一條報(bào)文的同時(shí)接收其他報(bào)文。它能夠存儲(chǔ)要通過CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的一條完整報(bào)文。SJA1000的基本特性如下：● 引腳與PCA82C200獨(dú)立CAN控制器兼容；● 電氣參數(shù)與PCA82C200獨(dú)立CAN控制器兼容；● 具有PCA82C200模式；● 有64字節(jié)的擴(kuò)展接收緩沖區(qū)，先進(jìn)先出(FIFO)；● ；● 支持11位和29位標(biāo)識(shí)碼；● 通信位速率可達(dá)1Mbps；● 包含PeliCAN模式的擴(kuò)展功能；● 24MHz時(shí)鐘頻率；● 可與不同的微處理器進(jìn)行連接；● 可編程的CAN輸出驅(qū)動(dòng)器配置；● 溫度適應(yīng)范圍大(40℃～+125℃)[18]。本設(shè)計(jì)將電子單元（ECU）劃分成6個(gè)模塊，即CPU、傳感器、顯示器、CAN控制器、光電隔離、CAN驅(qū)動(dòng)器。在本系統(tǒng)中各個(gè)單元的信號(hào)將通過CAN網(wǎng)絡(luò)傳入主站處理單元中，在主站內(nèi)得到處理后再發(fā)送到相關(guān)單元執(zhí)行。（SAEJ1939）制定的應(yīng)用層協(xié)議，為后續(xù)的硬件選型和軟件設(shè)計(jì)提供了參考。下面就是MOSI和MISO一個(gè)打包后的數(shù)據(jù)幀。把相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)按照位的形式填充到數(shù)據(jù)場中，不過數(shù)據(jù)參數(shù)要考慮精度、信號(hào)取得方式、優(yōu)先級等方面。主站需要從站的信息時(shí)，主站就給相應(yīng)的從站發(fā)送輪詢信號(hào)，這些信息可以在一個(gè)數(shù)據(jù)幀中表示。汽車電子控制系統(tǒng)各個(gè)控制器節(jié)點(diǎn)的信息我們從多個(gè)方面進(jìn)行設(shè)定，譬如名稱、英文名稱、信號(hào)走向、信號(hào)類型、發(fā)送類型、出發(fā)方式等。超載幀組成結(jié)構(gòu)如圖 210 所示圖 210 超載幀組成在 CAN 總線系統(tǒng)的某個(gè)節(jié)點(diǎn)處理接收到的數(shù)據(jù)的過程中，由于接收到的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過一段時(shí)間的處理，但是第二幀數(shù)據(jù)可能會(huì)在數(shù)據(jù)處理的時(shí)候就會(huì)到達(dá)，這樣將導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯(cuò)，數(shù)據(jù)丟失，因此，接收數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送超載幀，用于對第二次數(shù)據(jù)幀到來的時(shí)間進(jìn)行延時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)接收到超載幀就會(huì)延時(shí)下一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送。當(dāng)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器和接收計(jì)數(shù)器里面的值大于或等于 127 時(shí)，節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)就從錯(cuò)誤認(rèn)可轉(zhuǎn)變?yōu)殄e(cuò)誤活動(dòng)狀態(tài)。按錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器數(shù)值的不同，CAN 總線上的節(jié)點(diǎn)可以分為 3 種錯(cuò)誤狀態(tài)，分別是錯(cuò)誤活動(dòng)狀態(tài)、錯(cuò)誤認(rèn)可狀態(tài)和總線關(guān)閉狀態(tài)。CAN 協(xié)議采用 CRC 檢驗(yàn)并提供相應(yīng)的錯(cuò)誤處理功能，保證數(shù)據(jù)通信的可靠性。但是與數(shù)據(jù)幀不同的是，遠(yuǎn)程幀的 RTR位是“隱性”的。應(yīng)答場長度為 2 位，包含應(yīng)答間隙和應(yīng)答界定符。2. 數(shù)據(jù)場 數(shù)據(jù)幀中被發(fā)送的數(shù)據(jù)構(gòu)成了數(shù)據(jù)場，它可包括從 0 至 8 個(gè)字節(jié)，一個(gè)字節(jié)一般包括 8 位，高有效位先發(fā)送。圖 25 控制場組成控制場是由數(shù)據(jù)長度碼和保留位組成。每個(gè)站在發(fā)送仲裁場時(shí)，將發(fā)送位與線路電平比較，若相同則發(fā)送；若不同則得知優(yōu)先級低而退出仲裁, 不再發(fā)送。圖 23 數(shù)據(jù)幀的組成幀起始標(biāo)志一幀新的數(shù)據(jù)的開始，它是由一個(gè)單獨(dú)的“顯性”位（0）組成，不需要用戶在程序中體現(xiàn)，由控制芯片自動(dòng)完成，發(fā)送時(shí)，總線必須處于空閑狀態(tài)，并且所有的站必須與首先開始發(fā)送的站的幀起始的前沿同步。出錯(cuò)幀的功能是檢測總線的錯(cuò)誤，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，就會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤幀。報(bào)文中的位流按照非歸零（NRZNONReturntoZero）碼方法編碼，這意味著一個(gè)完整位電平要么是“顯性”，要么是“隱性”的。幀起始、仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場和 CRC 序列都是通過對每一位進(jìn)行填充來編碼的。報(bào)文發(fā)送器與接收器的有效時(shí)點(diǎn)是不同的。對這個(gè)物理層沒有具體定義，用戶可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行修改[3]。傳輸層主要是報(bào)文的故障界定、檢錯(cuò)、確認(rèn)、應(yīng)答、仲裁、位定時(shí)等等。 22 所示。各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間無需匹配電阻，而且分支最好越短越好。具體來說其主要特點(diǎn)有：(1) 采用通訊數(shù)據(jù)塊編碼，可實(shí)現(xiàn)多主工作方式，數(shù)據(jù)收發(fā)方式靈活，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播等多種傳輸方式；(2) 采用非破壞性基于優(yōu)先權(quán)的總線仲裁技術(shù)，具有暫時(shí)錯(cuò)誤和永久性故障節(jié)點(diǎn)的判別及故障節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)脫離功能，使系統(tǒng)其他節(jié)點(diǎn)的通信不受影響；(3) CAN 節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上其它操作不受影響；(4) 采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，使各設(shè)備之間具有較好的互操作性和互換性，系統(tǒng)的通用性好；(5) 通訊介質(zhì)可采用雙絞線，無