用CAN／LIN总线实现车门分布式控制系统

1、用CAN/LIN总线实现车门分布式控制系统引言随着各种传感器的出现和芯片技术的飞速发展， 汽车的安全 性和智能化程度日益提高，汽车电子控制单元(ECU)的功能和ECU 间的信息交互日益增加， 汽车生产商开发了多种总线技术， 提供 可靠而低成本的连接， 按照安全性、 智能性的不同要求实现相应 的网络结构， 满足单元间不同要求的数据交换。 对车门区域的控 制而言，要实现的功能较多， 包括车窗升降、 后视镜的位置调整、 门锁开关、开关量的检测等，针对不同的目标客户群，可选择实 现的智能也较多，包括车窗防夹，后视镜折叠和加热等，笔者采 用低速CAN总线和LIN总线实现了车门分布式控制系统， 选择性 地

2、实现了部分智能， 该系统同时可以迅速修改和升级， 而不需要 太大的设计变动。 本文讲述下系统结构的确定和分布式控制的具 体实现。系统结构的确定车门控制系统采用总线式拓补结构，总线一般采用低速 CAN 总线或 LIN 总线，采用不同总线协议和不同的拓补结构可以提供 不同程度的智能。第一种方案是每个车门采用一个集中控制的 CAN节点，BSI和四个车门通过一个 CAN网络连接。第二种方案是每个车门采用分布式 LIN 网结构，将各个功能 做成单独的节点，即单独的后视镜控制节点，车窗控制节点，门 锁控制节点， 开关输入控制节点， 该开关输入控制节点可以同时 作为LIN的主节点，每个车门的主节点同时为 C

3、AN-LIN网关节点， BSI和四个车门通过 CAN网连接。方案 1 是目前大量生产商采用的典型方案， 这种集中控制的 方式将车窗升降及防夹、后视镜的位置调整、门锁、开关量的输 入检测集中在一个ECU中实现，成本较低，采用低速CAN总线连 接，拓朴结构简单，通讯简单实时，协议的制定比较简单，且 CAN采用多主双线容错机制，故安全性较高，基于CAN总、线的诊断也使得故障的查找和维修比较方便。随着技术的发展和消费者对汽车智能化的追求， 汽车智能化 程度的提高和迅速升级换代是保证汽车厂商竞争力的关键因素， 采用单一 CAN总线集中控制的缺点也开始暴露出来。由于车门节 点内的高性能MCI直接控制车窗和

4、车镜，当ECU的智能性要求越 来越高， 需要增加功能或智能时， 只能增强各个集中控制节点的 MCI功能，造成MCI规格增大；且集中控制安装复杂，接插件和 连接线缆较多，当智能增加时，互连数量增加，缺乏灵活性，产 品升级换代需要大量成本，最终导致效率降低。分层式网络是解决汽车产品低成本迅速升级换代的有效解 决方案，LIN总线作为CAN总线的有效补充，是分层式汽车网络 特征升级和功能增强的关键因素，利用方案 2所示 CANLIN 分 层式网络结构，充分发挥了 CANLIN 总线各自的优势，将部分 功能移植到更小，更可靠的节点，降低了各个ECU的复杂度，且 四个门内的各 LIN 节点可以通用， 互换

5、性和兼容性更好， 可以根 据车门功能的配置要求随时添加或者减掉某个节点， 而不会对整 个网络产生任何影响， 从而可以迅速升级换代， 而不会带来更大 的成本消耗。单芯片传感器和执行器的出现提供了分布式节点的低成本 解决方案， 给采取分布式技术降低成本提供了可能。 随着 LIN 总 线技术的不断成熟，对MCI和LIN状态机进行合适的选择，就可 以获得功能更强大、更灵活的分布式系统。分布式控制的实现在车门系统的分布式控制实现中， 每个车门均为一个 LIN 网 络，前车门包括车窗节点，后视镜节点和门锁节点，后车门不包 括后视镜节点， 以下从分布式节点的实现和网关的实现两个方面 论述一下车门分布式控制系

6、统的实现。后视镜节点后视镜节点方案如下图所示， 实现对后视镜上下、 前后两个 方向的位置调整， 实现折叠功能和加热功能， 采用飞思卡尔的智 能分布式控制单芯片 MM908E62实现，MM908E62是一个高度集 成的单封装解决方案，在一个 S0IC 54的封装内集成了 HC08内 核和SmartMOS模拟控制IC，该模拟控制IC包括LIN物理层收 发器，电压调整器，4个半H桥和一个高端开关，采用半 H桥实 现对后视镜电机的驱动从而实现位置调整和折叠， 利用高端开关 实现后视镜加热。车窗节点车窗节点方案实现车窗升降及防夹， 采用带电流反馈的智能功率驱动芯片， 设计基于电流反馈的小算法， 可以实现防夹功能。 当车窗电机启动后， 经过百毫秒级的时间便可以平稳运行， 在这 段启动时间后对驱动芯片的电流反馈值取样，经车窗ECU上的MCI内的ADC采样与阈值比较，如果碰到障碍物，车窗电机运转 电流增大，ADC采样值超过设置的阈值，这时认为碰到了障碍物 MCU空制驱动芯片停止对车窗电机的驱动，从而实现了防夹。网关每个车门 LIN 网的主节点完成该车门区域的开关状态检测， 空制所有在该 LIN 网络上的通信， 设计合理的进度表空制每个信 息帧的传输， 同时有效空制关键信号的最大传输延迟。 该节点同 时是CAN-LIN网关节点，