PIC单片机在汽车电动车窗控制器中的应用

2010-07-23 19:59:58来源: 微型机与应用

 

  摘  要: 针对汽车控制系统减少线束和较低成本的要求,提出了以集成CAN控制器的PIC18F258单片机为核心设计而成的汽车电动车窗控制系统,给出了系统主要硬件结构和软件设计流程。相对于传统的点对点控制方式,不仅减少了车内的线束、降低了成本,而且控制灵活、实时性强。试验表明,该系统工作正常、性能可靠,具有低成本、低功耗和易于维修等优点。

      随着汽车电子技术的发展,越来越多的电子产品装载到汽车上,极大地提高了汽车的动力性和舒适性,同时也增加了车内布线的难度和成本。CAN(Controller Area Network)作为一种串行数据通信总线,由于具有良好的可靠性、实时性及灵活性,已经成为国际标准(ISO11898)[1],在汽车电子系统中得到了广泛的应用。

  目前,在CAN系统设计中,使用最多的是单片机外挂独立的CAN控制器,如Philips公司的PCA82C200、SJA1000以及Intel公司的82526、82527等芯片。但是采用此类芯片的设计方案不利于系统集成化。本文以Microchip公司内部集成的CAN模块PIC18F258单片机为核心,介绍CAN总线电动车窗控制系统的硬件电路结构及软件设计流程。由于PIC18F258单片机对CAN收发器PCA82C250进行数据操作时只需要TXD、RXD两条数据线,这样就大大简化了硬件电路的设计,提高了系统的可靠性。

1 电动车窗控制系统通信网络的构成

  电动车窗控制系统通信网络共有4个CAN节点电子控制器,分别是:左前门主控制器、右前门子控制器、左后门子控制器、右后门子控制器。采用CAN总线通信技术可以实现4个车门控制器之间的通信,如图1所示。

  操作主控制器除了可以控制驾驶员的车窗玻璃升降外,还可以通过CAN总线控制其余乘客车窗玻璃的升降,同时子控制器也可控制各自位置车窗玻璃的升降。主控制器由Microchip公司的内部集成了CAN模块的PIC18F258单片机、6N137高速光电耦合器、PCA82C250总线收发器等三个主要部分组成。考虑到设计成本和软件编程的方便性,子控制器选用了与主控制器相同的芯片,且具有相同的硬件电路结构。

2 功率驱动芯片及其应用电路

  Motorola公司的功率驱动芯片MC33486以其强大的功能和优异的性能在汽车电子中得到了广泛的应用。此芯片的应用模式为桥式结构[2],芯片内部有2个高端MOSFET驱动管MOS1、MOS2,外接2个低端MOSFET驱动管MOS3、MOS4组成一个完整的H桥,实现车窗电机的正、反向控制。同时,利用Cur R端的电流镜像功能可方便地实现过流保护和车窗的防夹功能,如图2所示。

  OUT1和OUT2是MC33486的两个高端输出引脚,直接驱动车窗电机M。IN1和IN2受微控制器的控制。当IN1为高电平‘1’,IN2为低电平‘0’时,相应的GLS1输出低电平,GLS2输出高电平,此时MOS1、MOS4导通,MOS2、MOS3截止。OUT1输出正电压而OUT2接地,车窗电机朝某一个方向运转。反之,当IN1为低电平‘0’,IN2为高电平‘1’时,相应的GLS2输出低电平,GLS1输出高电平,此时MOS2、MOS3导通,MOS1、MOS4截止。OUT2输出为正,OUT1接地,车窗电机反转,达到升降车窗玻璃的目的。此外,MC33486在待机模式下有非常低的静态电流,在正常工作时的输出电流为10 A,最大峰值电流为35 A,直流输入电压的范围较宽,可达8 V~28 V。当电压高于28 V时芯片具有过压保护功能。由于该器件性能完善,因而可减小电动车窗控制器的体积,提高EMS(电磁兼容)特性。

3 CAN控制器硬件电路设计

  对电动车窗控制器硬件电路设计的总体要求是系统简单、容易实现、性能稳定可靠,在满足要求的情况下尽量降低成本。

  CAN通信系统硬件电路主要由三部分组成[3]:PIC18F258单片机、6N137高速光电耦合器、PCA82C250总线收发器。电路原理如图3所示。

  

[1] [2]

关键字:汽车网络  CAN总线  PIC18F258  电子控制单元

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2010/0723/article_2325.html
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