專利名稱：汽車車身can總線控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車電子領(lǐng)域，具體說是一種用于汽車車身控制系統(tǒng)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著人們對汽車安全性、舒適性等要求的提高，對包括儀表總成、燈組、傳感器、各種開關(guān)、車門、后視鏡、天窗、空調(diào)等車身電子控制的重要性日益突出起來，越來越多的汽車開始裝備高性能的汽車車身系統(tǒng)。傳統(tǒng)的車身電子控制系統(tǒng)往往采用集中式的控制方案，由單一的車身電子控制單元通過大量的線束連接到不同的控制目標(biāo)。但隨著控制目標(biāo)的數(shù)量和復(fù)雜程度的增加，龐大的線束會占去大量的車內(nèi)空間，也會增加系統(tǒng)成本，降低系統(tǒng)的可靠性。為了克服這些缺點，以CAN、LIN總線技術(shù)為核心的分布式車身控制系統(tǒng)越來越受到人們的歡迎。國內(nèi)外汽車專家認(rèn)為，CAN數(shù)據(jù)總線技術(shù)與傳統(tǒng)汽車線路技術(shù)相比，無論是在技術(shù)的先進(jìn)性，還是在成本的低廉上都具有強大的優(yōu)勢，將是汽車電子技術(shù)發(fā)展的一個新的里程碑。
CAN(Controller Area Network)即局域網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。最早由德國BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測量和執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。
CAN總線是一種多主方式的串行通訊總線，具有高的位速率、高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。由于其具有高性能性、高可靠性和獨特的設(shè)計，CAN越來越受到業(yè)界的重視，其在國內(nèi)外的應(yīng)用范圍也在不斷的擴展。
LIN(Local Interconnect Network)即局域互連網(wǎng)絡(luò)，是一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實現(xiàn)汽車分布式電子系統(tǒng)控制，是現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)CAN總線的一種輔助的總線網(wǎng)絡(luò)，在不需要CAN總線的帶寬和多功能的場合，LIN的工作方式是一主多從，單線雙向低速傳送數(shù)據(jù)，與CAN相比具有更低的成本，且基于UART接口，使用LIN總線可大大節(jié)省成本。
采用CAN總線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的汽車零部件技術(shù)將是未來汽車發(fā)展的必然，而國內(nèi)目前尚無一個自主、完善的CAN總線技術(shù)應(yīng)用于汽車上，特別是客車領(lǐng)域，還沒有CAN技術(shù)應(yīng)用的先例。

發(fā)明內(nèi)容
為了改善傳統(tǒng)的汽車車身線束，增加汽車的功能，提高汽車的裝備水平，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于汽車車身的CAN總線控制系統(tǒng)，它可作為CAN總線技術(shù)汽車系列電子產(chǎn)品及網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了汽車內(nèi)部的通訊網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)共享和實時交換，實現(xiàn)了總線系統(tǒng)內(nèi)部實時故障診斷和報警功能。
本發(fā)明的技術(shù)方案是包括CAN-LIN網(wǎng)關(guān)、CAN控制模塊和LIN控制模塊三部分，其中CAN-LIN網(wǎng)關(guān)運行CAN總線協(xié)議，通過CAN總線接口與其它的CAN-LIN網(wǎng)關(guān)及CAN控制模塊連接，并運行LIN總線協(xié)議，通過LIN總線接口與LIN控制模塊連接；CAN控制模塊運行CAN總線協(xié)議，通過內(nèi)部I/O接口完成本地數(shù)據(jù)的采集以及電子零部件的控制；LIN控制模塊運行LIN總線協(xié)議，通過內(nèi)部I/O接口連接低速設(shè)備，完成現(xiàn)場信號的采集、轉(zhuǎn)換和電子零部件的控制。
本發(fā)明涉及以下幾項關(guān)鍵技術(shù)1.汽車用CAN總線智能電子模塊；2.J1939的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用；3.汽車用CAN總線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建；4.抗干擾技術(shù)；5.電源變換技術(shù)；6.外形構(gòu)造，接插件的設(shè)計；7.操作系統(tǒng)的配置、裁減；8.智能儀表總成的設(shè)計；9.LIN總線智能電子模塊；本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明采用CAN總線和LIN總線技術(shù)，使汽車布線簡潔，減少了電氣系統(tǒng)裝配的工作量，提高了其可靠性，方便了日常的維護、檢修。該系統(tǒng)具有短路保護、過載保護及自動恢復(fù)功能。通過系統(tǒng)軟件及其數(shù)據(jù)接口，可方便地實現(xiàn)系統(tǒng)的功能擴充。
本發(fā)明為汽車工業(yè)提供完整的汽車電子技術(shù)解決方案，各種控制模塊在CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)的連接下，完成汽車整車的電器控制。汽車車身CAN總線控制系統(tǒng)以CAN總線為核心、LIN總線為基礎(chǔ)的汽車控制網(wǎng)絡(luò)，可以由CAN總線將幾個主要的CAN控制模塊和CAN-LIN網(wǎng)關(guān)控制模塊相連接，再由每個CAN-LIN網(wǎng)關(guān)控制模塊連接多個LIN控制模塊，從而實現(xiàn)整個車身的網(wǎng)絡(luò)化控制。它具有如下特點1.采用CAN、LIN總線，取代傳統(tǒng)線束。
2.增加汽車部件失效故障在線檢測功能。
3.不增加現(xiàn)有汽車成本，提高汽車裝備水平，形成汽車電子平臺技術(shù)。
4.采用無觸驅(qū)動，取消繼電器和配電盤，增加了功率器件的壽命。


圖1是本發(fā)明汽車車身CAN總線控制系統(tǒng)控制拓?fù)涫疽鈭D。
圖2-1是本發(fā)明CAN-LIN網(wǎng)關(guān)電路框圖。
圖2-2是圖2-1的網(wǎng)關(guān)控制器電路原理圖。
圖2-3是圖2-1的CAN物理層模塊電路原理圖。
圖2-4是圖2-1的LIN物理層模塊電路原理圖。
圖2-5是圖2-1的電源模塊電路原理圖。
圖2-6是圖2-1的LIN電源模塊電路原理圖。
圖3-1是本發(fā)明CAN控制模塊電路框圖。
圖3-2是圖3-1的CAN控制模塊控制器電路原理圖。
圖3-3是圖3-1的引擎轉(zhuǎn)速及程驅(qū)動模塊電路原理圖。
圖3-4是圖3-1的引擎參數(shù)儀表驅(qū)動模塊電路原理圖。
圖3-5是圖3-1的引擎參數(shù)儀表驅(qū)動電源模塊電路原理圖。
圖3-6是圖3-1的引擎轉(zhuǎn)速及里程車速測量模塊電路原理圖。
圖3-7是圖3-1的引擎AI參數(shù)測量模塊電路原理圖。
圖3-8是圖3-1的引擎AI電源模塊電路原理圖。
圖3-9是圖3-1的引擎邏輯處理模塊電路原理圖。
圖3-10是圖3-1的引擎IO隔離輸入模塊電路原理圖。
圖3-11是圖3-1的引擎IO隔離輸出模塊電路原理圖。
圖3-12是圖3-1的儀表總成IO驅(qū)動邏輯處理模塊電路原理圖。
圖3-13是圖3-1的儀表總成IO功率驅(qū)動模塊電路原理圖。
圖3-14是圖3-1的儀表總成IO指示報警模塊電路原理圖。
圖4-1是本發(fā)明LIN控制模塊電路框圖。
圖4-2是圖4-1的LIN控制模塊物理層及電源模塊電路原理圖。
圖4-3是圖4-1的燈組LIN模塊控制器電路原理圖。
圖4-4是圖4-1的燈組LIN模塊IO模塊電路原理圖。
圖4-5是圖4-1的駕駛員信息輸入LIN模塊控制器電路原理圖。
圖4-6是圖4-1的駕駛員信息輸入LIN模塊輸入模塊電路原理圖。
圖4-7是圖4-1的頂蓋LIN模塊控制器電路原理圖。
圖4-8是圖4-1的頂蓋LIN模塊中底板模塊電路原理圖。
圖4-9是圖4-1的頂蓋LIN模塊下底板模塊電路原理圖。
圖4-10是圖4-1的售票臺LIN模塊電路原理圖。
圖4-11是圖4-1的右后門LIN模控制器電路原理圖。
圖4-12是圖4-1的右后門LIN模塊底板模塊電路原理圖。
圖4-13是圖4-1的雨刮器LIN模塊控制器電路原理圖。
圖4-14是圖4-1的雨刮器LIN模塊底板模塊電路原理圖。
圖4-15是圖4-1的中底盤LIN模塊控制器電路原理圖。
圖4-16是圖4-1的中底盤LIN模塊底板模塊電路原理圖。
圖4-17是圖4-1的智能功率驅(qū)動模塊電路原理圖。
圖5是本發(fā)明CAN總線協(xié)議棧程序流程圖。
圖6是本發(fā)明LIN總線協(xié)議棧程序流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示，本發(fā)明包括CAN-LIN網(wǎng)關(guān)、CAN控制模塊和LIN控制模塊三部分，即-CAN-LIN網(wǎng)關(guān)，連接兩個物理上完全獨立的CAN網(wǎng)絡(luò)或者LIN網(wǎng)絡(luò)，以及實現(xiàn)高、低速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換，運行CAN總線協(xié)議和LIN總線協(xié)議，通過CAN控制模塊或者LIN控制模塊完成分布式汽車電子零部件控制，將LIN報文傳輸?shù)紺AN網(wǎng)絡(luò)，LIN設(shè)備在此作為從設(shè)備工作，接收到的LIN報文將傳送到CAN網(wǎng)絡(luò)中，LIN標(biāo)志符被轉(zhuǎn)換成CAN標(biāo)志符，LIN數(shù)據(jù)通過CAN對象傳送；當(dāng)CAN-LIN網(wǎng)關(guān)請求傳送時，CAN的標(biāo)志符被轉(zhuǎn)換成LIN標(biāo)志符，CAN對象的數(shù)據(jù)被存儲在緩沖中，然后作為LIN數(shù)據(jù)傳送，實現(xiàn)了LIN、CAN報文間的轉(zhuǎn)換和傳輸；同時CAN-LIN網(wǎng)關(guān)作為LIN模塊的主控制器定義傳輸?shù)乃俾什l(fā)送信息幀頭，發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)。
-CAN控制模塊，有多個分布在汽車的靠近要處理的信號旁邊，接入各種信號并加以處理，完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集以及電子零部件的控制。每個模塊都有唯一的地址，都可以在帶電情況下重新安裝一個CAN控制模塊，也可以在系統(tǒng)運行期間置換有故障的CAN控制模塊，不會影響到其它模塊的正常工作。
-LIN控制模塊，通過輸入和輸出接口，完成現(xiàn)場信號的采集和轉(zhuǎn)換；每個LIN模塊都包括一個配置信息存儲器(含有序列號等信息)；在組成系統(tǒng)時，模塊地址事先統(tǒng)一分配，每個模塊都有唯一的地址，因此各模塊在總線中將是透明的；當(dāng)重新安裝了一個LIN控制模塊，都可以在帶電情況下進(jìn)行；因此可以在系統(tǒng)運行期間，置換有故障的LIN控制模塊，不會影響其它模塊的正常運行。
CAN總線協(xié)議存儲在CAN-LIN網(wǎng)關(guān)和CAN控制模塊中，LIN總線協(xié)議存儲在CAN-LIN網(wǎng)關(guān)和LIN控制模塊中。
在圖1中A為CAN控制模塊，B為CAN-LIN網(wǎng)關(guān)(即局域控制中心)，C為LIN控制模塊，D為CAN總線，E為LIN總線，沿著D和E應(yīng)該有一條電源線(圖中未畫出)，它們構(gòu)成一個控制系統(tǒng)(車身CAN總線平臺)，完成整車控制。
如圖2-1、2-2、2-3、2-4、2-5所示，本發(fā)明CAN-LIN網(wǎng)關(guān)包括網(wǎng)關(guān)控制器模塊、CAN物理層模塊、LIN物理層模塊、電源模塊、LIN電源模塊，具體連接結(jié)構(gòu)為-網(wǎng)關(guān)控制器模塊(參見圖2-2)由第1CAN微控制器U1、第1總線鎖存器U3、第1只讀存儲器U5、第1隨機存儲器U7、第1電可擦除只讀存儲器U9組成，其中第1CAN微控制器U1與第1只讀存儲器U5和第1隨機存儲器U7進(jìn)行通訊，第1CAN微控制器U1經(jīng)第1總線鎖存器U3分別與第1只讀存儲器U5、第1隨機存儲器U7連接，第1可擦除只讀存儲器U9經(jīng)過SPI接口與第1CAN微控制器U1進(jìn)行通訊。
第1CAN微控制器U1負(fù)責(zé)管理CAN控制模塊和LIN控制模塊，將從CAN總線或者LIN總線接收數(shù)據(jù)送往第1隨機存儲器U7，第1隨機存儲器U7用來作為第1CAN微控制器U1進(jìn)行工作時所需要的內(nèi)存，第1只讀存儲器U5用來存放操作系統(tǒng)內(nèi)核和CAN總線以及LIN總線協(xié)議棧，第1電可擦除只讀存儲器U9則用來存放系統(tǒng)配置信息；-CAN物理層模塊(參見圖2-3)由第1～3高速光電耦合器U11～U12、U14、第1CAN收發(fā)器U13組成，其中第1～3光電耦合器U11～U13、U14的輸入來自第1CAN微控制器U1，輸出經(jīng)過第1CAN 收發(fā)器U13、再通過CAN總線接口與外部具有CAN總線接口的模塊進(jìn)行連接。
第1CAN收發(fā)器U13是第1CAN微控制器U1和CAN物理總線之間的接口。
-LIN物理層模塊(參見圖2-4)由第4～8光電耦合器U15～U19、第2LIN收發(fā)器U20組成，其中第4～8普通光電耦合器U15～U19的輸入來自第1CAN微控制器U1，輸出與第1LIN收發(fā)器U20連接，第2LIN收發(fā)器U20的輸出通過LIN總線接口與外部具有LIN總線接口的模塊進(jìn)行連接。
第2LIN收發(fā)器U20是第1CAN微控制器U1和LIN物理總線之間的接口。
-電源模塊(參見圖2-5)包括變壓器B1、DC轉(zhuǎn)換器U22，其中變壓器B1和DC轉(zhuǎn)換器U22的輸入來自外部+24V電源，輸出分別紿第1CAN收發(fā)器U13和網(wǎng)關(guān)控制器模塊供電。
-LIN電源模塊(參見圖2-6)包括第1電壓轉(zhuǎn)換器U243和第1穩(wěn)壓管D352，其中第1電壓轉(zhuǎn)換器U243的輸入接外部+24V電源，輸出給第2LIN收發(fā)器U20供電，并經(jīng)第1穩(wěn)壓管D352給LIN物理層模塊中的第4～8光電耦合器U15～U19供電。
如圖3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6、3-7、3-8、3-9、3-10、3-11、3-12、3-13、3-14、3-15所示，本發(fā)明CAN控制模塊由CAN控制模塊控制器、引擎轉(zhuǎn)速及里程驅(qū)動模塊、引擎參數(shù)儀表驅(qū)動模塊、引擎參數(shù)儀表驅(qū)動電源模塊、引擎轉(zhuǎn)速及里程車速測量模塊、引擎AI參數(shù)測量模塊、引擎AI電源模塊、引擎邏輯處理模塊、引擎IO隔離輸入模塊、引擎IO隔離輸出模塊、儀表總成IO驅(qū)動邏輯處理模塊、儀表總成IO功率驅(qū)動模塊、儀表總成IO指示報警驅(qū)動模塊、CAN物理層模塊(參見圖2-3)、LIN物理層模塊(參見圖2-4)、電源模塊(參見圖2-5)、LIN電源模塊(參見圖2-6)，具體連接結(jié)構(gòu)為-CAN控制模塊控制器(參見圖3-2)由第2CAN微控制器U2、第2只讀存儲器U6、第2隨機存儲器U8、第2電可擦除只讀存儲器U10，第2總線鎖存器U4、第1地址譯碼器U33、第1總線驅(qū)動器U34組成，其中第2CAN微控制器U2與第2只讀存儲器U6、第2隨機存儲器U8、第2電可擦除只讀存儲器U10進(jìn)行通訊，第2CAN微控制器U2經(jīng)第2總線鎖存器U4分別與第2只讀存儲器U6、第2隨機存儲器U8連接，第1總線驅(qū)動器U34的輸入來自第2CAN微控制器U2和與第2CAN微控制器U2相連的第1地址譯碼器U33，輸出至LIN物理層模塊中的第4～8光電耦合器U15～U19。
第2CAN微控制器U2負(fù)責(zé)管理CAN控制模塊，將采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)送往第2隨機存儲器U8，并控制輸出設(shè)備，第2隨機存儲器U8用來作為第2CAN微控制器U2進(jìn)行工作時所需要的內(nèi)存，第2只讀存儲器U6用來存放操作系統(tǒng)內(nèi)核和CAN總線協(xié)議棧，第2電可擦除只讀存儲器U10則用來存放系統(tǒng)配置信息。
-引擎轉(zhuǎn)速及里程驅(qū)動模塊(參見圖3-3)由第1可編程時鐘U38和第1計數(shù)器U47組成，其中第1可編程時鐘U38的輸入來自CAN控制器模塊的第2CAN微控制器U2，第1計數(shù)器U47的輸入來自外部地址配置，輸出經(jīng)過第1反相器U40B后與第1可編程時鐘U38連接。
-引擎參數(shù)儀表驅(qū)動模塊(參見圖3-4)由第9～14光電耦合器U49～U52、U64～65、D/A轉(zhuǎn)換器U58、第1～3放大器U59～U61組成，其中第9～12光電耦合器U49～U52的輸入來自CAN控制器模塊中的第2CAN微控制器U2，輸出與D/A轉(zhuǎn)換器U58的輸入連接，第13～14光電耦合器U64～U65的輸入來自CAN控制器模塊中的第2CAN微控制器U2，輸出經(jīng)過二極管和三極管放大后接外部設(shè)備，如里程表，D/A轉(zhuǎn)換器U58的輸出與第1～3放大器U59～U61連接，第1～3放大器U59～U61的輸出接外部設(shè)備，如水溫表。
引擎參數(shù)儀表驅(qū)動模塊負(fù)責(zé)將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。
-引擎參數(shù)儀表驅(qū)動電源模塊(參見圖3-5)以第2電壓轉(zhuǎn)換器U240為核心，其輸入來自外部+24V電源，輸出+5V給引擎參數(shù)儀表驅(qū)動模塊供電。
-引擎轉(zhuǎn)速及里程車速測量模塊(參見圖3-6)由第2可編程時鐘U39、第2計數(shù)器U48、第1～2D觸發(fā)器U244～U245組成，其中第1～2D觸發(fā)器U244～U245的輸入來自引擎AI參數(shù)測量模塊中的第1施密特反相器U250，輸出與第2可編程時鐘U39和外部設(shè)備(如轉(zhuǎn)速表)連接，第2計數(shù)器U48的輸入來自第2CAN微控制器U2和地址配置，輸出與第2CAN微控制器U2相連的第2可編程時鐘U39連接；還包括與非門、反相器。
引擎轉(zhuǎn)速及里程車速測量模塊負(fù)責(zé)測量轉(zhuǎn)速、車速以及里程。
-引擎AI參數(shù)測量模塊(參見圖3-7)包括第4放大器U247、A/D轉(zhuǎn)換器U248、第15～20光電耦合器U53～55、U57、U249、U251、第1施密特反相器U250，其中第4放大器U247輸入來自外部設(shè)備(如油壓傳感器)的輸入，輸出與A/D轉(zhuǎn)換器U248的輸入連接，第20、18光電耦合器U251、U57的輸入來自外部設(shè)備(如里程速度傳感器)的輸入，輸出分別與第1施密特反相器U250中U250B、U250C的輸入連接，第17光電耦合器U55的輸入與A/D轉(zhuǎn)換器U248的輸出連接，輸出與CAN控制器模塊中的第2CAN微控制器U2連接，第15～16、19光電耦合器U53～54、U249的輸入與CAN控制器模塊中的第2微控制器U2連接，輸出與A/D轉(zhuǎn)換器U248的輸入連接。
引擎AI參數(shù)測量模塊負(fù)責(zé)測量引擎的油量、油壓、水溫、里程、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，將采集的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。
-引擎AI電源模塊(參見圖3-8)包括第3～4電壓轉(zhuǎn)換器U241～U242，輸入為外部+24V電源，輸出分別為+5V和+12V，負(fù)責(zé)給引擎AI參數(shù)測量模塊供電。
-引擎邏輯處理模塊(參見圖3-9)負(fù)責(zé)輸入和輸出的邏輯處理，包括第2地址譯碼器U256、第1～2數(shù)據(jù)收發(fā)器U252～U253、第2總線驅(qū)動器U35，其中第2地址譯碼器U256的輸入端經(jīng)與非門經(jīng)CAN控制器模塊中的第2CAN微控制器U2連接，輸出與第1～2數(shù)據(jù)收發(fā)器U252～U253和第2總線驅(qū)動器U35的輸入連接，第1～2數(shù)據(jù)收發(fā)器U252～U253的輸出與CAN控制器模塊中的第2CAN微控制器U2連接，第2總線驅(qū)動器U35的輸入來自CAN控制器模塊中的第2CAN微控制器U2，輸出至引擎IO隔離模塊模塊中第37～40光電耦合器U81～U84。
-引擎IO隔離輸入模塊(參見圖3-10)負(fù)責(zé)采集外部的開關(guān)量信息，由第21～36光電耦合器U65～U80組成，其輸入為外部采集的開關(guān)量，輸出與引擎邏輯處理模塊第1～2數(shù)據(jù)收發(fā)器U252～U253的輸入連接。
-引擎IO隔離輸出模塊(參見圖3-11)包括第37～40光電耦合器U81～U84、第1～4三極管T16～T17、T106～T107、第1～4場效應(yīng)管T72～T75，其中第37～40光電耦合器U81～U84的輸入來自引擎邏輯處理模塊中的第2總線驅(qū)動器U35，輸出與第1～4三極管T16～T17、T106～T107的集電極和第1～4場效應(yīng)管T72～T75門極連接，第1～4場效應(yīng)管T72～T75的漏極接外部設(shè)備，如自動潤滑。
-儀表總成IO驅(qū)動邏輯處理模塊(參見圖3-12)負(fù)責(zé)對儀表總成的輸出驅(qū)動進(jìn)行邏輯處理，由第3地址譯碼器U257、第3～6總線驅(qū)動器U258～U259、U36～U37、第3與非門U25組成，其中第3與非門U25和第3地址譯碼器U257的輸入來自CAN控制器模塊中的第2微控制器U2，第3與非門U25的輸出與第3地址譯碼器U257輸入連接，第3～6總線驅(qū)動器U258～U259、U36～U37的輸入分別來自第3地址譯碼器U257和CAN控制器模塊中的第2CAN微控制器U2輸出至儀表總成IO功率驅(qū)動模塊中第41～48光電耦合器U85～U92和儀表總成IO指示報警驅(qū)動模塊中的第49～66光電耦合器U93～100、U230～U239。
-儀表總成IO功率驅(qū)動模塊(參見圖3-13)對外部設(shè)備進(jìn)行隔離功率驅(qū)動，包括第41～48光電耦合器U85～U92、第5～15三極管，第5～11場效應(yīng)管T76～T82其中第41～43光電耦合器U85～U87輸入信號為儀表總成IO驅(qū)動邏輯處理模塊中第5總線驅(qū)動器U36，其輸出經(jīng)第5～7三極管T85～T87至第8～10三極管T108～T109、T6，第8～10三極管T108～109、T6接外部設(shè)備，如倒車控制，第44～48光電耦合器U88～U92的輸出接第11～15三極管T18～T21、T23和第5～11場效應(yīng)管T76～T82接至外部設(shè)備。
-儀表總成IO指示報警驅(qū)動模塊(參見圖3～14)包括第49～66光電耦合器U93～U100、U230～U239、第16～51三極管T88～T105、T110～T113、T249～T255、T7～T13，其中第49～66光電耦合器U93～U100、U230～U239的輸入來自儀表總成IO驅(qū)動邏輯處理模塊的第3～5總線驅(qū)動器U258～U259、U36的輸出，輸出經(jīng)第16～51三極管T88～T105、T110～T113、T249～T255、T7～T13外部設(shè)備，如霧燈。
儀表總成IO指示報警驅(qū)動模塊用于霧燈、轉(zhuǎn)向燈、水溫、油壓、燃油量等報警驅(qū)動。
CAN物理層模塊、LIN物理層模塊、電源模塊、LIN電源模塊的電路結(jié)構(gòu)與CAN-LIN網(wǎng)關(guān)模塊相同。
如圖4-1、4-2、4-3、44、4-5、4-6、4-7、4-8、4-9、4-10、4-11、4-12、4-13、4-14、4-15、4-16、4-17所示，本發(fā)明LIN控制模塊包括LIN控制模塊物理層及電源模塊、燈組LIN模塊控制器、燈組LIN模塊IO模塊、駕駛員信息輸入LIN模塊控制器、駕駛員信息輸入LIN模塊輸入模塊、頂蓋LIN模塊控制器、頂蓋LIN模塊中底板模塊、頂蓋LIN模塊下底板模塊、售票臺LIN模塊控制器、右后門LIN模塊控制器、右后門LIN模塊底板模塊、雨刮器LIN模塊控制器、雨刮器LIN模塊驅(qū)動模塊、中底盤LIN模塊控制器、中底盤LIN模塊底板模塊、智能功率驅(qū)動模塊，具體連接為-LIN控制模塊物理層及電源模塊(參見圖4-2)包括第5電壓轉(zhuǎn)換器U260、第52～53三極管T260～T261、第1穩(wěn)壓管D355、第2LIN收發(fā)器U261，其中第5電壓轉(zhuǎn)換器U260的輸入為+24V電源，輸出為+5V給LIN控制模塊中的其它模塊供電，第52三極管T260輸出+12V電壓給LIN 收發(fā)器供電，第53三極管T261和第2LIN收發(fā)器U261輸入信號為燈組LIN模塊控制器的第3微控制器U262、駕駛員信息輸入LIN模塊控制器第4微控制器U263、頂蓋LIN模塊控制器第5微控制器U273、售票臺LIN模塊控制器第6微控制器U274、右后門LIN模塊控制器模塊第7微控制器U275、雨刮器LIN模塊控制器第8微控制器U276、中底盤LIN模塊控制器第9微控制器U277連接，信號輸出至第2LIN收發(fā)器U261，第2LIN收發(fā)器U261的輸出經(jīng)LIN總線接口與CAN-LIN網(wǎng)關(guān)、CAN控制模塊的第1LIN收發(fā)器U20。
第2LIN收發(fā)器U261是微控制器和LIN傳輸媒體之間的接口；-燈組LIN模塊控制器(參見圖4-3)由第3微控制器U262、第1總線收發(fā)器U265、第7總線驅(qū)動器U264組成，其中第1總線收發(fā)器U265和第7總線驅(qū)動器U264輸出接燈組LIN模塊IO模塊的第1～8智能功率管T262～T269，第1總線收發(fā)器U265的輸出和第7總線驅(qū)動器U264的輸入接第3微控制器U262。
第3微控制器U262負(fù)責(zé)管理燈組設(shè)備，并且存放LIN總線協(xié)議棧和進(jìn)行工作時所需要的內(nèi)存，并將采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)送往內(nèi)存中。
-燈組LIN模塊IO模塊(參見圖44)由第1～8功率管T262～T269組成，其中第1～8功率管T262～T269的輸入來自燈組LIN模塊控制器的第7總線驅(qū)動器U264，輸出接外部設(shè)備，如遠(yuǎn)光燈等；負(fù)責(zé)燈組設(shè)備的驅(qū)動以及故障檢測等。
-駕駛員信息輸入LIN模塊控制器(參見圖4-5)由第4微控制器U263、第4地址譯碼器U272、第1～6移位寄存器U266～U271組成，其中第4地址譯碼器U272的輸入接第4微控制器U263的輸出，輸出接第1～6移位寄存器U266～U271的輸入，第1～6移位寄存器U266～U271的輸出接第4微控制器U263，輸入來自駕駛員信息輸入LIN模塊輸入模塊的第1～48二極管D358～D399的外部開關(guān)量，如倒車開關(guān)。
第4微控制器U263存放LIN總線協(xié)議棧和進(jìn)行工作時所需要的內(nèi)存，并將采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)送往內(nèi)存中，同時負(fù)責(zé)駕駛員開關(guān)量的采集。
-駕駛員信息輸入LIN模塊輸入模塊(參見圖4-6)由第1～48二極管D358～D399組成，其陰極接外部開關(guān)量輸入，如倒車開關(guān)。
-頂蓋LIN模塊控制器(參見圖4-7)以第5微控制器U273、第2總線收發(fā)器U254、第8～9總線驅(qū)動器U278～U279為核心，其中第2總線收發(fā)器U254的輸入來自外部開關(guān)量輸入(如下客鈴按鈕)，輸出接第5微控制器U273，第8～9總線驅(qū)動器U278～U279的輸入接第5微控制器U273，輸出至第54～60三極管T270～T276的基極，第54～60三極管T270～276輸出至頂蓋LIN模塊中底板模塊的第9～10功率管T277～T280和頂蓋LIN模塊下底板模塊的第61～67三極管T24～T25、T29、T55～T58。
第5微控制器U273存放LIN總線協(xié)議棧和進(jìn)行工作時所需要的內(nèi)存，并將采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)送往內(nèi)存中，同時負(fù)責(zé)管理示廓燈、路牌燈、前門電閥、后門電閥等設(shè)備。
-頂蓋LIN模塊中底板模塊(參見圖4-8)由第9～10功率管T277～T280組成，其輸入來自頂蓋LIN模塊控制器中的第5微控制器U273，輸出接外部設(shè)備，如示廓燈。
頂蓋LIN模塊中底板模塊負(fù)責(zé)驅(qū)動示廓燈、路牌燈燈設(shè)備，同時進(jìn)行故障檢測。
-頂蓋LIN模塊下底板模塊(參見圖4-9)包括第61～67三極管T24～T25、T29、T55～T58、第12～25場效應(yīng)管T281～T287、T294～T300，其中第12～18場效應(yīng)管T281～T287采用P溝道，其門極經(jīng)過電阻接頂蓋LIN模塊控制器中的第五微控制器U273，柵極通過第61～67三極管T24～T25、T29、T55～T58的基極接第19～25場效應(yīng)管T294～T300，第19～25場效應(yīng)管T294～T300的棚極接+24V電源，漏極接外部設(shè)備，如廂燈。
頂蓋LIN模塊下底板模塊負(fù)責(zé)前門電閥、后門電閥、廂燈等設(shè)備的驅(qū)動。
-售票臺LIN模塊控制器(參見圖4-10)包括第6微控制器U274、第3總線收發(fā)器U255、第10總線驅(qū)動器U280、第56～63二極管D339～D346，其中第3總線收發(fā)器U255輸出與第6微控制器U274輸入連接，輸入接第56～63二極管D339～D346的陰極，第56～63二極管D339～D346的陽極接外部設(shè)備(如工作燈開關(guān))，第10總線驅(qū)動器U280的輸入接第6微控制器U274的輸出，輸出經(jīng)過三極管放大驅(qū)動后接外部設(shè)備。
-右后門LIN模塊控制器(參見圖4-11)由第7微控制器U275、第57～64二極管D348～D351、D281～D284和第68～71三極管T312～T315組成，其中第57～60二極管D348～D351的陽極接外部設(shè)備(如側(cè)位置燈)，陰極接第7微控制器U275的輸入，第61～64二極管D281～D284的陽極經(jīng)過電阻接第7微控制器U275的輸出，陰極接第68～71三極管T312～T315的基極，第7微控制器U275的輸入經(jīng)過二極管的外部開關(guān)量(如制動開關(guān))，第68～71三極管T312～T315輸出至右后門LIN模塊底板模塊的第72～73三極管T59～T60和第28～29場效應(yīng)管T301～T302。
第7微控制器U275存放LIN總線協(xié)議棧和進(jìn)行工作時所需要的內(nèi)存，并將采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)送往內(nèi)存中，同時負(fù)責(zé)管理位置燈等設(shè)備。
-右后門LIN模塊度板模塊(參見圖4-12)包括第72～73三極管T59～T60、第26～29場效應(yīng)管T288～T289、T301～T302，其中第26～27場效應(yīng)管T288～T289采用P溝道，其門極經(jīng)過電阻接右后門LIN模塊控制器中的第7微控制器U275，柵極接第72～73三極管T59～T60的基極，第28～29場效應(yīng)管T301～T302的棚極接+24V電源，漏極接外部設(shè)備，如后門燈等設(shè)備。
-雨刮器LIN模塊控制器(參見圖4-13)由第8微控制器U276、第65～69二極管D285～D289和第74～78三極管T316～T320組成，其中第65～69二極管D285～D289的陽極經(jīng)過電阻接第8微控制器U276的輸出，陰極經(jīng)過第74～78三極管T316～T320至雨刮器LIN模塊驅(qū)動模塊中的第30～37場效應(yīng)管T290～T293、T303～T306。
-雨刮器LIN模塊驅(qū)動模塊(參見圖4-14)包括第79～82三極管T61～T64、第30～37場效應(yīng)管T290～T293、T303～T306，其中第30～33場效應(yīng)管T290～T293采用P溝道，其門極經(jīng)過電阻接雨刮器LIN模塊控制器中的第8微控制器U276，柵極與第79～82三極管T61～T64、第38～41場效應(yīng)管T303～T306相連，漏極接外部設(shè)備，如雨刮器I檔，洗滌等設(shè)備。
-中底盤LIN模塊控制器(參見圖4-15)由第9微控制器U277、第70～73二極管D290～D293和第83～86三極管T321～T324組成，其中第70～73二極管D290～D293的陽極經(jīng)過電阻接第9微控制器U277的輸出，陰極接第83～86三極管T321～T324的基極，第9微控制器U277輸入接智能功率驅(qū)動模塊中斷線檢測電路和短路檢測電路。
-中底盤LIN模塊底板模塊(參見圖4-16)以第1～2繼電器J239～J240為核心，其輸入來自中底盤LIN模塊控制器的第83～84三極管T321～T322的集電極，輸出接電磁閥和電源開關(guān)設(shè)備。
-智能功率驅(qū)動模塊(參見圖4-17)由輸出驅(qū)動電路、斷線檢測電路、過流檢測電路、短路檢測電路和過流及短路保護電路組成，其中輸出驅(qū)動電路由第1113電阻R1113、第1075電阻R1075、第1076電阻R1076、第322穩(wěn)壓管D322、第307場效應(yīng)管T307組成，第1075電阻和第1113電阻的一個結(jié)點為輸入端，與中底盤LIN控制器中的第323三極管T323的輸出端相連，第1075電阻R1075的另一端在第322穩(wěn)壓管D322配合下經(jīng)過場效應(yīng)管T307功率放大后與外部設(shè)備位置燈連接；斷線檢測電路由采樣電阻R1118、第87三極管T71、第328三極管T328和第88三極管T69組成，第88三極管T69發(fā)射極經(jīng)過第1115電阻R1115與采樣電阻R1118的一端連接，基極與第87三極管T71的基極連接，第87三極管T71的發(fā)射極接采樣電阻R1118的另一端，集電極經(jīng)過電阻R1124與第328三極管T328的基極連接，第328三極管T328的集電極與中底盤控制器中的第九微控制器U277連接；當(dāng)外部設(shè)備斷線時，第87三極管T71導(dǎo)通，導(dǎo)致第328三極管T328導(dǎo)通，第328三極管T328輸出低電平給第九微控制器U277；過流檢測電路由采樣電阻R1118、第89～91、327、325三極管T68、T70、T65、T327、T325組成，第89三極管T68的發(fā)射極經(jīng)過電阻R1114與采樣電阻R1118的一端連接，基極與第90三極管T70的基極連接，集電極經(jīng)過電阻R1119與第327三極管T327的基極連接，第90三極管T70的發(fā)射極接采樣電阻R1118的另一端，第327三極管T327的集電極經(jīng)過電阻R1104與第91三極管T65的基極連接，第91三極管T65的集電極經(jīng)過電阻R1103與第325三極管T325的基極連接，集電極輸出與中底盤控制器中的第九微控制器U277連接；當(dāng)外部設(shè)備過流時，如位置燈，采樣電阻R1118上的壓降增大，導(dǎo)致第327三極管T327導(dǎo)通，其輸出的低電平造成第91三極管T65導(dǎo)通，從而使第325三極管T325導(dǎo)通，第325三極管T325輸出的低電平給中底盤控制器中的第九微控制器U277；短路檢測電路由第91、325～326三極管T65、T325～T326、第406穩(wěn)壓管D406組成，第406穩(wěn)壓管D406的陰極經(jīng)過電阻R1116接采樣電阻R1118的一端，陽極接第326三極管T326的基極，第326三極管T326的發(fā)射極經(jīng)過第1074電阻R1074與第91三極管T65的基極連接，第91三極管T65的集電極經(jīng)過第1103電阻R1103與第325三極管T325的基極連接，集電極輸出與中底盤控制器中的第九微控制器U277連接；過流及短路保護電路由第93三極管T67和第307場效應(yīng)管T307組成，第93三極管T67的輸入來自短路檢測電路中第326三極管T326和過流檢測電路中第327三極管T327的集電極的結(jié)點處，其輸出與輸出驅(qū)動電路中第307場效應(yīng)管T307連接；當(dāng)過流或者短路時，第93三極管T67導(dǎo)通，從而使第307場效應(yīng)管T307截止，因此外部設(shè)備被關(guān)閉，防止損害外部設(shè)備，如轉(zhuǎn)向燈。
智能功率驅(qū)動模塊負(fù)責(zé)管理位置燈，對位置燈進(jìn)行功率驅(qū)動以及斷線檢測、過流及短路保護。
本實施例第1～2CAN微控制器U1～U2采用P87C591芯片，第3～9微控制器U262～U263、U273～U277采用AT90S2313芯片，第1～2隨機存儲器U7～U8采用HY62WT081ED，第1～2只讀存儲器U5～U6采用28F512，第1～2電可擦除只讀存儲器U9～U10采用X5043，第1CAN收發(fā)器U13采用TJA1050芯片，第1～2LIN收發(fā)器U20、U261采用TJA1020芯片。
所述CAN總線協(xié)議棧運行于CAN-LIN網(wǎng)關(guān)和CAN控制模塊上，負(fù)責(zé)對CAN總線的報文進(jìn)行處理，存儲在第1只讀存儲器U5和第2只讀存儲器U6中，由CAN控制器接收控制單元中微控制器發(fā)出的數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并傳給CAN收發(fā)器，CAN收發(fā)器將CAN控制器模塊提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成CAN數(shù)據(jù)流并通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送出去，同時CAN收發(fā)器接收總線上的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳到CAN控制器模塊，經(jīng)過CAN控制器模塊處理后傳給微控制器。CAN收發(fā)器和CAN微控制器執(zhí)行了CAN協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的功能，在應(yīng)用層上采用J1939通訊協(xié)議，此協(xié)議對汽車中應(yīng)用到的各類參數(shù)進(jìn)行了規(guī)定，參數(shù)的規(guī)定符合ISO11992標(biāo)準(zhǔn)。
CAN微控制器在內(nèi)部結(jié)構(gòu)里有一個CAN控制器，其包括CAN內(nèi)核模塊、CAN接口模塊、發(fā)送緩沖區(qū)模塊和接收濾波器，CAN內(nèi)核模塊根據(jù)CAN2.0B規(guī)范控制CAN幀的發(fā)送和接收；CAN接口模塊包含了實現(xiàn)CAN微控制器與CAN控制器連接的特殊功能寄存器，對重要CAN寄存器的訪問通過快速自動增加的尋址特性對特殊功能寄存器的位尋址來實現(xiàn)；CAN控制器的發(fā)送緩沖區(qū)，能夠保存完整的CAN信息標(biāo)準(zhǔn)或擴展格式幀。只要通過CAN微控制器啟動發(fā)送信息，字節(jié)就從發(fā)送緩沖區(qū)傳輸?shù)紺AN內(nèi)核模塊。當(dāng)接收一個信息時，CAN內(nèi)核模塊將串行位流轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)輸入到接收濾波器，通過該可編程的接收濾波器，由軟件對實際收到的信息進(jìn)行篩選和判斷，所有由接收濾波器接收的數(shù)據(jù)都保存在FIFO(64字節(jié))中。每個接收濾波器都有32位區(qū)分符、32位代碼和32位屏蔽；所有濾波器配置都可在運行中改變。
如圖5所示，具體流程為首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，如CAN物理層，設(shè)置通訊速率，完成后開放CAN通訊端口并通知總線此設(shè)備就緒，然后等待CAN總線上的數(shù)據(jù)，如果有數(shù)據(jù)到來，則接收CAN總線上數(shù)據(jù)，之后判斷接收的數(shù)據(jù)流是否有效，如果無效則進(jìn)行數(shù)據(jù)無效處理并繼續(xù)等待，否則進(jìn)行數(shù)據(jù)有效處理，數(shù)據(jù)處理完畢之后更改IO狀態(tài)或者完成驅(qū)動動作，同時還要監(jiān)視LIN總線上的數(shù)據(jù)；如果是LIN接收到的數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)的有效性，無效則返回，正確則進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，之后進(jìn)行回應(yīng)處理，如果需要CAN發(fā)送則進(jìn)行CAN發(fā)送，之后寫緩存，最后再返回到等待接收CAN或者LIN的數(shù)據(jù)，保存現(xiàn)場。
LIN總線協(xié)議運行于CAN-LIN網(wǎng)關(guān)和LIN控制模塊上，負(fù)責(zé)對LIN總線的報文進(jìn)行處理，存儲在第1～2CAN微控制器U1～U2和第3～9微控制器U262～U263、U273～U277中，由微控制器發(fā)出數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理并傳給LIN收發(fā)器，LIN收發(fā)器將微控制器提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號并通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送出去，同時LIN收發(fā)器也接收總線上的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)傳紿微控制器。微控制器和LIN收發(fā)器執(zhí)行了LIN協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的功能，實現(xiàn)兩個LIN設(shè)備的互相兼容。
微控制器負(fù)責(zé)實現(xiàn)LIN總線協(xié)議，等待主機的幀頭信息，包括等待同步間隔、在同步區(qū)取得同步，解析識別碼并作出相應(yīng)動作——接收數(shù)據(jù)或者發(fā)送數(shù)據(jù)，檢查/發(fā)送校驗和；同時此微控制器也負(fù)責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換和汽車零部件的控制。
如圖6所示，具體流程為首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，如定時器等，然后接收同步字節(jié)，之后判斷是否同步，如果不同步，則一直在等待同步，否則接收ID場字節(jié)，對接收來的ID場字節(jié)進(jìn)行ID場奇偶校驗和譯碼節(jié)點號，節(jié)點號譯碼完畢之后判斷節(jié)點號是否正確，如果不正確，則拋棄數(shù)據(jù)返回到等待同步字節(jié)，如果節(jié)點號正確，則接收方向字節(jié)，根據(jù)接收到的方向字節(jié)判斷要執(zhí)行的動作是接收模式還是發(fā)送模式，如果是接收模式，則繼續(xù)接收數(shù)據(jù)場和校驗和，之后在進(jìn)行任務(wù)處理，如讀寫端口，如果是發(fā)送模式，則發(fā)送數(shù)據(jù)場和校驗和，最后返回等待，保存現(xiàn)場。
采用本發(fā)明汽車車身CAN總線控制系統(tǒng)從設(shè)備安裝到運行及檢修錐護，可以實現(xiàn)1.取消汽車傳統(tǒng)的控制線束和控制配電盤，用CAN、LIN總線代替車輛線束。
2.汽車各電器設(shè)備采用了電子保護，可恢復(fù)式保護電器設(shè)備運行。
3.降低汽車裝配和檢測成本。
4.汽車電器部件具有了故障診斷功能，在線自動監(jiān)測，失效后儀表盤自動指示故障設(shè)備，駕駛員一目了然。
5.使用小型控制單元及小型控制單元插孔可節(jié)省車內(nèi)空間。
6.使傳感信號線減至最少，控制單元可做到高速數(shù)據(jù)傳輸。
7.數(shù)據(jù)信息可任意擴展，滿足用戶個性化需求。
8.汽車電器控制系統(tǒng)設(shè)計、改造靈活性增強，便于用戶加裝設(shè)備。
9.采用軟件組態(tài)可更改汽車的控制邏輯，便于汽車性能的研究與更新。
10.增強了車用傳感器的通用性，匹配更為簡單。
11.集成化的儀表控制系統(tǒng)便于復(fù)雜功能的實現(xiàn)及操作。
12.簡化了汽車的生產(chǎn)工藝，汽車的檢修、保養(yǎng)更加方便，所需的時間減少，接入CAN總線巡檢設(shè)備，可自動完成整車檢查。
13.形成汽車電氣平臺技術(shù)，便于車輛改型和多種車輛共用一個汽車電子平臺，降低汽車的研發(fā)和生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1.汽車車身CAN總線控制系統(tǒng)，其特征在于包括CAN-LIN網(wǎng)關(guān)、CAN控制模塊和LIN控制模塊三部分，其中CAN-LIN網(wǎng)關(guān)運行CAN總線協(xié)議，通過CAN總線接口與其它的CAN-LIN網(wǎng)關(guān)及CAN控制模塊連接，并運行LIN總線協(xié)議，通過LIN總線接口與LIN控制模塊連接；CAN控制模塊運行CAN總線協(xié)議，通過內(nèi)部I/O接口完成本地數(shù)據(jù)的采集以及電子零部件的控制；LIN控制模塊運行LIN總線協(xié)議，通過內(nèi)部I/O接口連接低速設(shè)備，完成現(xiàn)場信號的采集、轉(zhuǎn)換和電子零部件的控制。
2.按照權(quán)利要求1所述汽車車身CAN總線控制系統(tǒng)，其特征在于所述CAN-LIN網(wǎng)關(guān)包括網(wǎng)關(guān)控制器、CAN物理層模塊、LIN物理層模塊、電源模塊、LIN電源模塊，具體連接結(jié)構(gòu)為-網(wǎng)關(guān)控制器由第1CAN微控制器(U1)、第1總線鎖存器(U3)、第1只讀存儲器(U5)、第1隨機存儲器(U7)、第1電可擦除只讀存儲器(U9)組成，其中第1CAN微控制器(U1)與第1只讀存儲器(U5)和第1隨機存儲器(U7)進(jìn)行通訊，或經(jīng)第1總線鎖存器(U3)分別與第1只讀存儲器(U5)、第1隨機存儲器(U7)連接，第1可擦除只讀存儲器(U9)經(jīng)過SPI接口與第1CAN微控制器(U1)進(jìn)行通訊-CAN物理層模塊由第1～3光電耦合器(U11～U12、U14)、第1CAN收發(fā)器(U13)組成，其中第1～3光電耦合器(U12～U13、U14)的輸入來自第1CAN微控制器(U1)，輸出經(jīng)第1CAN收發(fā)器(U13)、再通過CAN總線接口與外部具有CAN總線接口的模塊進(jìn)行連接；-LIN物理層模塊由第4～8光電耦合器(U15～U19)、第1LIN收發(fā)器(U20)組成，其中第4～8光電耦合器(U15～U19)的輸入來自第1CAN微控制器(U1)，輸出經(jīng)第1LIN收發(fā)器(U20)、再通過LIN總線接口與外部具有LIN總線接口的模塊進(jìn)行連接；-電源模塊包括變壓器(B1)、DC轉(zhuǎn)換器(U22)，其中變壓器(B1)和DC轉(zhuǎn)換器(U22)的輸入接外部+24V電源，輸出分別給第1CAN收發(fā)器(U13)和網(wǎng)關(guān)控制器供電；-LIN電源模塊包括第1電壓轉(zhuǎn)換器(U243)和第1穩(wěn)壓管(D352)，其中第1電壓轉(zhuǎn)換器(U243)的輸入接外部+24V電源，輸出給第2LIN收發(fā)器(U20)供電，并經(jīng)第1穩(wěn)壓管(D352)給LIN物理層模塊中的第4～8光電耦合器(U15～U19)供電。
3.按照權(quán)利要求1所述汽車車身CAN總線控制系統(tǒng)，其特征在于所述CAN控制模塊由CAN控制模塊控制器、引擎轉(zhuǎn)速及里程驅(qū)動模塊、引擎參數(shù)儀表驅(qū)動模塊、引擎參數(shù)儀表驅(qū)動電源模塊、引擎轉(zhuǎn)速及里程車速測量模塊、引擎AI參數(shù)測量模塊、引擎AI電源模塊、引擎邏輯處理模塊、引擎IO隔離輸入模塊、引擎IO隔離輸出模塊、儀表總成IO驅(qū)動邏輯處理模塊、儀表總成IO功率驅(qū)動模塊、儀表總成IO指示報警模塊、CAN物理層模塊、LIN物理層模塊，采用所述電源模塊、LIN電源模塊供電，具體連接結(jié)構(gòu)為-CAN控制模塊控制器包括第2CAN微控制器(U2)、第2只讀存儲器(U6)、第2隨機存儲器(U8)、第2電可擦除只讀存儲器(U10)、第2總線鎖存器(U4)、第1地址譯碼器(U33)、第1總線驅(qū)動器(U34)組成，其中第2微控制器(U2)與第2只讀存儲器(U6)、第2隨機存儲器(U8)、第2電可擦除只讀存儲器(U10)進(jìn)行通訊，第2CAN微控制器(U2)經(jīng)第2總線鎖存器(U4)分別與第2只讀存儲器(U6)、第2隨機存儲器(U8)連接，第1總線驅(qū)動器(U34)的輸入來自第2CAN微控制器(U2)和與第2微控制器(U2)相連的第1地址譯碼器(U33)，輸出至LIN物理層模塊中的第4～8光電耦合器(U15～U19)；-引擎轉(zhuǎn)速及里程驅(qū)動模塊由第1可編程時鐘(U38)和第1計數(shù)器(U47)組成，其中第1可編程時鐘(U38)的輸入來自CAN控制器模塊的第2CAN微控制器(U2)，第1計數(shù)器(U47)的輸入來自外部地址配置，輸出經(jīng)過第1反相器(U40B)后與第1可編程時鐘(U38)連接；-引擎參數(shù)儀表驅(qū)動模塊由第9～14光電耦合器(U49～U52、U64～U65)、D/A轉(zhuǎn)換器(U58)、第1～3放大器(U59～U61)組成，其中第9～12光電耦合器(U49～U52)的輸入來自CAN控制器模塊中的第2微控制器(U2)，輸出與D/A轉(zhuǎn)換器(U58)連接，第13～14光電耦合器(U64～U65)的輸入來自CAN控制器模塊中的第2CAN微控制器(U2)，輸出經(jīng)過二極管和三極管放大后接外部設(shè)備，D/A轉(zhuǎn)換器(U58)的輸出經(jīng)第1～3放大器(U59～U61)接外部設(shè)備；-引擎參數(shù)儀表驅(qū)動電源模塊以第2電壓轉(zhuǎn)換器(U240)為核心，其輸入接外部+24V電源，輸出為+5V給引擎參數(shù)儀表驅(qū)動模塊供電；-引擎轉(zhuǎn)速及里程車速測量模塊包括第2可編程時鐘(U39)、第2計數(shù)器(U48)、第1～2D觸發(fā)器(U244～U245)，其中第1～2D觸發(fā)器(U244～U245)的輸入來自引擎AI參數(shù)測量模塊中的第1施密特反相器(U250)，輸出與第2可編程時鐘(U39)和外部設(shè)備連接，第2計數(shù)器(U48)的輸入來自第2CAN微控制器(U2)和地址配置，輸出與第2CAN微控制器(U2)相連的第2可編程時鐘(U39)連接；-引擎AI參數(shù)測量模塊包括第4放大器(U247)、A/D轉(zhuǎn)換器(U248)、第15～20光電耦合器(U53～U55、U57、U249、U251)、第1施密特反相器(U250)，其中第4放大器(U247)輸入來自外部設(shè)備的輸入，輸出與A/D轉(zhuǎn)換器(U248)的輸入連接，第20、18光電耦合器(U251、U57)的輸入來自外部設(shè)備的輸入，輸出與第1施密特反相器(U250)的輸入連接，第17光電耦合器(U55)的輸入與A/D轉(zhuǎn)換器(U248)的輸出連接，輸出與CAN控制器模塊中的第2CAN微控制器(U2)連接，第15～16、19光電耦合器(U53～U54、U249)的輸入與CAN控制器模塊中的第2CAN微控制器(U2)連接，輸出與A/D轉(zhuǎn)換器(U248)的輸入連接；-引擎AI電源模塊包括第3～4電壓轉(zhuǎn)換器(U241～U242)，輸入為外部+24V電源，輸出分別為+5V和+12V；-引擎邏輯處理模塊由第2地址譯碼器(U256)、第1～2數(shù)據(jù)收發(fā)器(U252～U253)、第2總線驅(qū)動器(U35)組成，其中第2地址譯碼器(U256)的輸入端經(jīng)與非門與CAN控制器模塊中的第2CAN微控制器(U2)連接，其輸出與第1～2數(shù)據(jù)收發(fā)器(U252～U253)和第2總線驅(qū)動器(U35)的輸入連接，第1～2收發(fā)器(U252～U253)的輸出與CAN控制器模塊中的第2CAN微控制器(U2)連接，第2總線驅(qū)動器(U35)的輸入信號為CAN控制器模塊中的第2CAN微控制器(U2)，輸出至引擎IO隔離輸出模塊中第37～40光電耦合器(U81～U84)；-引擎IO隔離輸入模塊由第21～36光電耦合器(U65～U80)組成，其輸入為外部采集的開關(guān)量，輸出與引擎邏輯處理模塊第1～2數(shù)據(jù)收發(fā)器(U252～U253)的輸入連接；-引擎IO隔離輸出模塊包括第37～40光電耦合器(U81～U84)、第1～4三極管(T16～T17、T106～T107)、第1～4場效應(yīng)管(T72～T75)，其中第37～40光電耦合器(U81～U84)的輸入來自引擎邏輯處理模塊中的第2總線驅(qū)動器(U35)，輸出至第1～4三極管(T16～T17、T106～T107)的集電極和第1～4場效應(yīng)管(T72～T75)，第1～4場效應(yīng)管(T72～T75)的漏極接外部設(shè)備；-儀表總成IO驅(qū)動邏輯處理模塊由第3地址譯碼器(U257)、第3～6總線驅(qū)動器(U258～U259、U36～U37)、第3與非門(U25)組成，其中第3與非門(U25)和第3地址譯碼器(U257)的輸入來自CAN控制器模塊中的第2CAN微控制器(U2)，第3與非門(U25)的輸出與第3地址譯碼器(U257)輸入連接，第3～6總線驅(qū)動器(U258～U259、U36～U37)的輸入信號為第3地址譯碼器(U257)和CAN控制器模塊中的第2CAN微控制器(U2)，輸出至儀表總成IO功率驅(qū)動模塊中第41～48光電耦合器(U85～U92)和儀表總成IO指示報警驅(qū)動模塊中第49～66光電耦合器(U93～U100、U230～U239)；-儀表總成IO功率驅(qū)動模塊包括第41～48光電耦合器(U85～U92)、第5～15三極管，第5～11場效應(yīng)管(T76～T82)，其中第41～43光電耦合器(U85～U87)輸入信號為儀表總成IO驅(qū)動邏輯處理模塊中第5總線驅(qū)動器(U36)，其輸出經(jīng)第5～7三極管(T85～T87)接至第8～10三極管(T108～T109、T6)，第8～10三極管(T108～109、T6)接外部設(shè)備，第44～48光電耦合器(U88～U92)的輸出經(jīng)第11～15三極管(T18～T21、T23)和第5～11場效應(yīng)管(T76～T82)接至外部設(shè)備；-儀表總成IO指示報警模塊包括第49～66光電耦合器(U93～U100、U230～U239)、第16～51三極管(T88～T105、T110～T113、T249～T255、T7～T13)，其中第49～66光電耦合器(U93～U100、U230～U239)的輸入來自儀表總成IO驅(qū)動邏輯處理模塊的第3～5總線驅(qū)動器(U258～U259、U36)的輸出，輸出經(jīng)第16～51三極管(T88～T105、T110～T113、T249～T255、T7～T13)接外部設(shè)備；所述CAN物理層模塊、LIN物理層模塊采用所述CAN-LIN網(wǎng)關(guān)中CAN物理層模塊、LIN物理層模塊。
4.按照權(quán)利要求1所述汽車車身CAN總線控制系統(tǒng)，其特征在于所述LIN控制模塊包括LIN控制模塊物理層及電源模塊、燈組LIN模塊控制器、燈組LIN模塊IO模塊、駕駛員信息輸入LIN模塊控制器、駕駛員信息輸入LIN模塊輸入模塊、頂蓋LIN模塊控制器、頂蓋LIN模塊中底板模塊、頂蓋LIN模塊下底板模塊、售票臺LIN模塊控制器、右后門LIN模塊控制器、右后門LIN模塊底板模塊、雨刮器LIN模塊控制器、雨刮器LIN模塊驅(qū)動模塊、中底盤LIN模塊控制器、中底盤LIN模塊底板模塊、智能功率驅(qū)動模塊，具體連接為-LIN控制模塊物理層及電源模塊包括第5電壓轉(zhuǎn)換器(U260)、第52～53三極管(T260～T261)、第1穩(wěn)壓管(D355)、第2LIN收發(fā)器(U261)，其中第5電壓轉(zhuǎn)換器(U260)的輸入為+24V電源，輸出為+5V給LIN控制模塊中的其它模塊供電，第52三極管(T260)輸出+12V電壓給LIN收發(fā)器供電，第53三極管(T261)和第2LIN收發(fā)器(U261)輸入信號為燈組LIN模塊控制器、駕駛員信息輸入LIN模塊控制器、頂蓋LIN模塊控制器、售票臺LIN模塊控制器、右后門LIN模塊控制器模塊、雨刮器LIN模塊控制器、中底盤LIN模塊控制器，信號輸出至第2LIN收發(fā)器(U261)，第2LIN收發(fā)器(U261)輸出經(jīng)LIN總線接口至CAN-LIN控制模塊、CAN控制模塊的第1LIN收發(fā)器(U20)；-燈組LIN模塊控制器由第3微控制器(U262)、第1總線收發(fā)器(U265)、第7總線驅(qū)動器(U264)組成，其中第1總線收發(fā)器(U265)輸入接燈組LIN模塊IO模塊的第1～8功率管(T262～T269)，輸出接第3微控制器(U262)，第7總線驅(qū)動器(U264)的輸入接第3微控制器(U262)，輸出至燈組LIN模塊IO模塊的第1～8功率管(T262～T269)；-燈組LIN模塊IO模塊由第1～8功率管(T262～T269)組成，其中第1～8功率管(T262～T269)的輸入來自燈組LIN模塊控制器的第七總線驅(qū)動器(U264)，輸出接外部設(shè)備；-駕駛員信息輸入LIN模塊控制器由第4微控制器(U263)、第4地址譯碼器(U272)、第1～6移位寄存器(U266～U271)組成，其中第4地址譯碼器(U272)的輸入接第4微控制器(U263)的輸出，輸出接第1～6移位寄存器(U266～U271)的輸入，第1～6移位寄存器(U266～U271)的輸出接第4微控制器(U263)，輸入來自駕駛員信息輸入LIN模塊輸入模塊的第1～48二極管(D358～D399)的外部開關(guān)量；-頂蓋LIN模塊控制器由第5微控制器(U273)、第2總線收發(fā)器(U254)、第8～9總線驅(qū)動器(U278～U279)組成，其中第2總線收發(fā)器(U254)的輸入來自外部開關(guān)量輸入，輸出接第5微控制器(U273)，第8～9總線驅(qū)動器(U278～U279)的輸入接第5微控制器(U273)，輸出接第54～60三極管(T270～T276)的基極；-頂蓋LIN模塊中底板模塊由第9～10功率管(T277～T280)組成，其輸入接頂蓋LIN模塊控制器中的第五微控制器(U273)，輸出接外部設(shè)備；-頂蓋LIN模塊下底板模塊包括第61～67三極管(T24～T25、T29、T55～T58)、第12～25場效應(yīng)管(T281～T287、T294～T300)，其中第12～18場效應(yīng)管(T281～T287)的門極接頂蓋LIN模塊控制器中的第五微控制器(U273)信號，柵極通過第61～67三極管(T24～T25、T29、T55～T58)和第19～25場效應(yīng)管(T294～T300)接至外部設(shè)備；-售票臺LIN模塊控制器包括第6微控制器(U274)、第3總線收發(fā)器(U255)、第10總線驅(qū)動器(U280)、第56～63二極管(D339～D346)，其中第3總線收發(fā)器(U255)輸出與第6微控制器(U274)輸入連接，輸入接第56～63二極管(D339～D346)的陰極，第56～63二極管(D339～D346)的陽極接外部設(shè)備，第10總線驅(qū)動器(U280)的輸入度第6微控制器(U274)的輸出，輸出經(jīng)過三極管放大驅(qū)動后接外部設(shè)備；-右后門LIN模塊控制器由第7微控制器(U275)、第57～64二極管(D348～D351、D281～D284)和第68～71三極管(T312～T315)組成，其中第57～60二極管(D348～D351)的陽極接外部設(shè)備，陰極接第7微控制器(U275)的輸入，第61～64二極管(D281～D284)的陽極接第7微控制器(U275)的輸出，陰極接第68～71三極管(T312～T315)的基極；-右門LIN模塊底板模塊包括第72～73三極管(T59～T60)、第26～29場效應(yīng)管(T288～T289、T301～T302)，其中第26～27場效應(yīng)管(T288～T289)的門極接右后門LIN模塊控制器中的第7微控制器(U275)，柵極接第72～73三極管(T59～T60)的基極，第28～29場效應(yīng)管(T301～T302)的漏極接外部設(shè)備；-雨刮器LIN模塊控制器由第8微控制器(U276)、第65～69二極管(D285～D289)和第74～78三極管(T316～T320)組成，其中第65～69二極管(D285～D289)的陽極接第8微控制器(U276)的輸出，陰極經(jīng)第74～78三極管(T316～T320)至雨刮器LIN模塊驅(qū)動模塊中的第30～37場效應(yīng)管(T290～T293、T303～T306)；-雨刮器LIN模塊驅(qū)動模塊包括第79～82三極管(T61～T64)、第30～37場效應(yīng)管(T290～T293、T303～T306)，其中第30～33場效應(yīng)管(T290～T293)分別與第79～82三極管(T61～T64)和雨刮器LIN模塊控制器中的第8微控制器(U276)相連，第34～37場效應(yīng)管(T303～T306)漏極接外部設(shè)備；-中底盤LIN模塊控制器包括第9微控制器(U277)、第70～73二極管(D290～D293)和第83～86三極管(T321～T324)，其中第9微控制器(U277)輸入來自智能功率驅(qū)動模塊，輸出經(jīng)第70～73二極管(D290～D293)至第83～86三極管(T321～T324)。-中底盤LIN模塊底板模塊以第1～2繼電器(J239～J240)為核心，其輸入來自中底盤LIN模塊控制器的第83～84三極管(T321～T322)的集電極，輸出接電磁閥和電源開關(guān)設(shè)備；-智能功率驅(qū)動模塊由輸出驅(qū)動電路、斷線檢測電路、過流檢測電路、短路檢測電路和過流及短路保護電路組成，其中輸出驅(qū)動電路輸入端與中底盤LIN控制器中的第323三極管(T323)的輸出端相連，經(jīng)過功率放大后的輸出信號與外部設(shè)備連接；斷線檢測電路輸入端接采樣電阻(R1118)，輸出電極接至中底盤控制器中的第九微控制器(U277)；過流檢測電路輸入接采樣電阻(R1118)，輸出與中底盤控制器中的第九微控制器(U277)連接；短路檢測電路輸入接采樣電阻R1118，輸出與中底盤控制器中的第九微控制器(U277)連接；過流及短路保護電路輸入來自短路檢測電路中第326三極管(T326)和過流檢測電路中第92三極管(T327)的集電極的結(jié)點處，其輸出與輸出驅(qū)動電路中第307場效應(yīng)管(T307)連接。
5.按照權(quán)利要求1所述汽車車身CAN總線控制系統(tǒng)，其特征在于CAN總線協(xié)議存儲在CAN-LIN網(wǎng)關(guān)中第一只讀存儲器(U5)和CAN控制模塊中第二只讀存儲器(U6)，具體流程為首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，如初始化液晶屏狀態(tài)，然后建立各種任務(wù)，如步進(jìn)電機控制任務(wù)，完成后開放CAN通訊端口并通知總線此設(shè)備就緒，然后等待CAN總線上的數(shù)據(jù)，如果有數(shù)據(jù)到來，則接收CAN數(shù)據(jù)，之后判斷接收的數(shù)據(jù)流是否有效，如果無效則進(jìn)行數(shù)據(jù)無效處理并繼續(xù)等待，否則進(jìn)行數(shù)據(jù)有效處理，數(shù)據(jù)處理完畢之后更改IO狀態(tài)或者完成驅(qū)動動作，同時還要監(jiān)視LIN總線上的數(shù)據(jù)；如果是LIN接收到數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)的有效性，無效則返回，正確則進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，之后進(jìn)行回應(yīng)處理，如果需要CAN發(fā)送則進(jìn)行CAN發(fā)送，之后寫緩存，最后再返回到等待接收CAN或者LIN的數(shù)據(jù)，保存現(xiàn)場。
6.按照權(quán)利要求1所述汽車車身CAN總線控制系統(tǒng)，其特征在于所述LIN總線協(xié)議存儲在CAN-LIN網(wǎng)關(guān)中第一只讀存儲器(U5)、CAN控制模塊中第二只讀存儲器(U6)和LIN控制模塊中的第三～第九微控制器(U262～U263、U273～U277)，具體流程為首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，如初始化LIN收發(fā)器等，然后接收幀頭字節(jié)，之后判斷是否為幀頭，如果不是幀頭字節(jié)，則一直在等待同步，否則接收ID場字節(jié)，對接收來的ID場字節(jié)進(jìn)行ID場奇偶校驗和譯碼節(jié)點號，節(jié)點號譯碼完畢之后判斷節(jié)點號是否正確，如果不正確，則拋棄數(shù)據(jù)返回到等待同步字節(jié)，如果節(jié)點號正確，則接收方向字節(jié)，根據(jù)接收到的方向字節(jié)判斷要執(zhí)行的動作是接收模式還是發(fā)送模式，如果是接收模式，則繼續(xù)接收數(shù)據(jù)場和校驗和，如果是發(fā)送模式，則發(fā)送數(shù)據(jù)場和校驗和，最后返回等待，保存現(xiàn)場。
全文摘要
本發(fā)明公開一種汽車車身CAN總線控制系統(tǒng)，包括CAN－IN網(wǎng)關(guān)、CAN控制模塊、LIN控制模塊，其CAN－LIN網(wǎng)關(guān)運行CAN總線和LIN總線協(xié)議，通過CAN總線接口與CAN控制模塊連接，通過LIN總線接口與LIN控制模塊連接，CAN控制模塊通過CAN總線接口與CAN－LIN網(wǎng)關(guān)和其它CAN控制模塊連接，通過外部設(shè)備接口與外部設(shè)備連接，完成現(xiàn)場信號的采集和分布式汽車電子零部件控制，LIN控制模塊通過LIN總線接口與CAN－LIN網(wǎng)關(guān)連接，通過外部設(shè)備接口與外部設(shè)備連接，完成現(xiàn)場信號的采集和分布式汽車電子零部件控制。LIN總線協(xié)議存儲于CAN－LIN網(wǎng)關(guān)和LIN控制模塊，CAN總線協(xié)議存儲于CAN－LIN網(wǎng)關(guān)和CAN控制模塊。本發(fā)明使各種控制模塊在CAN和LIN總線控制網(wǎng)絡(luò)的連接下，完成汽車整車的電器控制。
文檔編號H04L29/06GK1780247SQ20041008767
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者于冬清, 張化鍇, 狄艷軍, 王子威, 張春峰, 陶建, 楊軼, 王靖震, 諸明杰, 鄭丁 申請人:浙江中科正方電子技術(shù)有限公司