基于ARM的汽車(chē)電子控制系統(tǒng)單元設(shè)計(jì)

隨著電子控制系統(tǒng)單元（ecu）在汽車(chē)上廣泛應(yīng)用,汽車(chē)電子化程度越來(lái)越高。電控系統(tǒng)的增加雖然提高了汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性,但隨之增加的復(fù)雜電路,必然導(dǎo)致車(chē)身布線龐大而且復(fù)雜,安裝空間短缺。同時(shí),為了提高電控單元信息利用率,要求大批的數(shù)據(jù)信息能在不同的電子單元間共享,汽車(chē)綜合控制系統(tǒng)中大量的控制信號(hào)也需要實(shí)時(shí)交換,不同功能電子控制系統(tǒng)單元間的數(shù)據(jù)通信變得越來(lái)越重要。因此對(duì)電子控制系統(tǒng)單元的設(shè)計(jì)提出了越來(lái)越高的要求,不僅要求通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有通信速率高、準(zhǔn)確、可靠性高的特點(diǎn),同時(shí)要求控制模塊上應(yīng)具有控制實(shí)效性高、空間小等優(yōu)點(diǎn)?！　”疚牟捎昧嘶赾an總線技術(shù),設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了應(yīng)用于汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的電子控制系統(tǒng)單元?！　? 電子控制系統(tǒng)單元can通信模塊的設(shè)計(jì)　　根據(jù)can通信原理,電子控制系統(tǒng)單元can通信模塊硬件主要由can控制器、can驅(qū)動(dòng)器及中心微處理器構(gòu)成。傳統(tǒng)的can通信模塊采用51系列的單片機(jī)作為中心處理器,sja1000作為can控制器,pca82c250作為can驅(qū)動(dòng)器。這種方案所占空間大,外圍接口擴(kuò)展局限,同時(shí)功耗高。本設(shè)計(jì)中,我們采用內(nèi)嵌有can控制器的lpc2119和tja1050總線驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成電子控制系統(tǒng)單元的can通信模塊。can通信模塊硬件圖如圖1所示。　　lpc2119內(nèi)帶有arm7內(nèi)核,具有封裝小、功耗低、多個(gè)32位定時(shí)器、4路10位adc、2路can以及多達(dá)9個(gè)外部中斷等優(yōu)點(diǎn)。tja1050是philips公司生產(chǎn)的,用以替代pca82c250的高速can總線驅(qū)動(dòng)器。該器件提供了can控制器與物理總線之間的接口以及對(duì)can總線的差動(dòng)發(fā)送和接收功能。對(duì)于由"弱"終端構(gòu)成的端節(jié)點(diǎn),tja1050外圍的電阻和電容能改善系統(tǒng)的emc性能。實(shí)踐證明,采用lpc2119和tja1050構(gòu)造can通信模塊,外圍擴(kuò)展能力強(qiáng),空間小,同時(shí)改進(jìn)電磁輻射（eme）性能和抗電磁干擾（emi）性能?！　? 電子控制系統(tǒng)單元控制模塊的設(shè)計(jì)　　傳統(tǒng)的"蜘蛛網(wǎng)式"控制模塊,電路復(fù)雜,維修難度高。本設(shè)計(jì)中,我們采用功率模塊、人機(jī)通信模塊、狀態(tài)量輸入模塊的結(jié)合,構(gòu)造出電子控制系統(tǒng)單元控制模塊,提高了整個(gè)系統(tǒng)的可觀性和實(shí)效性?？刂颇K硬件圖如圖2所示。　　2.1 功率模塊　　考慮到汽車(chē)功率負(fù)載大及l(fā)pc2119的i/o口驅(qū)動(dòng)的局限,系統(tǒng)中采用功率模塊作為中心微處理器與功率負(fù)載之間的橋梁?！　≡O(shè)計(jì)中,我們采用摩托羅拉公司生產(chǎn)的mc33888功率器件控制遠(yuǎn)光燈、近光燈、倒車(chē)燈、剎車(chē)燈。mc33888內(nèi)部集成有四路高端燈驅(qū)動(dòng)器和8路繼電器或發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器,是一個(gè)可控制網(wǎng)絡(luò),具有在板診斷、與微控制器通信報(bào)錯(cuò)能力及故障軟化等優(yōu)點(diǎn)?？紤]到車(chē)內(nèi)燈和示廊燈的功率相對(duì)比較大,我們采用mc33487功率器件進(jìn)行控制。mc33487內(nèi)部集成兩路帶有電流感應(yīng)的20毫歐姆高端驅(qū)動(dòng)器,電流輸出4.5a.感性負(fù)載以及大電流的短路保護(hù)是整個(gè)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。mc33887具有功耗低、等待模式下電流25微安、輸出電流超過(guò)8安的短路關(guān)斷等優(yōu)點(diǎn),所以系統(tǒng)采用mc33887功率器件對(duì)電機(jī)、鎖、天線、洗滌泵進(jìn)行控制。　　2.2 人機(jī)通信模塊　　為了提高駕駛員和乘客的舒適性、安全性,整個(gè)系統(tǒng)必須在人和機(jī)器之間建立良好的人機(jī)通信模塊。bc7281、鍵盤(pán)模塊及外圍的led之間的結(jié)合,構(gòu)造出人機(jī)通信模塊。bc7281是比高公司推出的16位數(shù)碼管顯示及鍵盤(pán)接口專(zhuān)用芯片。該芯片通過(guò)外接移位寄存器（74hc164、74ls595等）可控制16位數(shù)碼管或者128只獨(dú)立的led。bc7281的驅(qū)動(dòng)輸出極性及輸出時(shí)序均可通過(guò)軟件進(jìn)行控制,從而和各種驅(qū)動(dòng)電路配合,適合任何尺寸的數(shù)碼管。　　通過(guò)人機(jī)通信模塊,人的意識(shí)能夠?yàn)闄C(jī)器所識(shí)別,同時(shí)機(jī)器也可以將一些相應(yīng)的狀態(tài)信息反饋到led或者lcd上,達(dá)到人機(jī)通信的可視化效果。　　2 3 狀態(tài)量輸入模塊　　狀態(tài)量輸入模塊主要是將一些人為操作的效果（如大燈開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)向燈開(kāi)關(guān)）、車(chē)身狀態(tài)（如車(chē)門(mén)、窗的開(kāi)關(guān)）及內(nèi)部狀態(tài)信息（如油量、水溫）反饋給中心處理器。中心處理器對(duì)反饋信息進(jìn)行分析處理,就可以準(zhǔn)確判斷本車(chē)所處的狀況,并做出相應(yīng)的操作?！　⊥獠繝顟B(tài)信息可以分為開(kāi)關(guān)量和模擬量。通過(guò)一