基于ARM的汽車電子控制系統(tǒng)單元設計
隨著電子控制系統(tǒng)單元(ecu)在汽車上廣泛應用,汽車電子化程度越來越高。電控系統(tǒng)的增加雖然提高了汽車的動力性、經濟性和舒適性,但隨之增加的復雜電路,必然導致車身布線龐大而且復雜,安裝空間短缺。同時,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,汽車綜合控制系統(tǒng)中大量的控制信號也需要實時交換,不同功能電子控制系統(tǒng)單元間的數(shù)據(jù)通信變得越來越重要。因此對電子控制系統(tǒng)單元的設計提出了越來越高的要求,不僅要求通信網絡應具有通信速率高、準確、可靠性高的特點,同時要求控制模塊上應具有控制實效性高、空間小等優(yōu)點。 本文采用了基于can總線技術,設計開發(fā)了應用于汽車網絡系統(tǒng)中的電子控制系統(tǒng)單元?! ? 電子控制系統(tǒng)單元can通信模塊的設計 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驅動器及中心微處理器構成。傳統(tǒng)的can通信模塊采用51系列的單片機作為中心處理器,sja1000作為can控制器,pca82c250作為can驅動器。這種方案所占空間大,外圍接口擴展局限,同時功耗高。本設計中,我們采用內嵌有can控制器的lpc2119和tja1050總線驅動器構成電子控制系統(tǒng)單元的can通信模塊。can通信模塊硬件圖如圖1所示?! pc2119內帶有arm7內核,具有封裝小、功耗低、多個32位定時器、4路10位adc、2路can以及多達9個外部中斷等優(yōu)點。tja1050是philips公司生產的,用以替代pca82c250的高速can總線驅動器。該器件提供了can控制器與物理總線之間的接口以及對can總線的差動發(fā)送和接收功能。對于由"弱"終端構成的端節(jié)點,tja1050外圍的電阻和電容能改善系統(tǒng)的emc性能。實踐證明,采用lpc2119和tja1050構造can通信模塊,外圍擴展能力強,空間小,同時改進電磁輻射(eme)性能和抗電磁干擾(emi)性能。 2 電子控制系統(tǒng)單元控制模塊的設計 傳統(tǒng)的"蜘蛛網式"控制模塊,電路復雜,維修難度高。本設計中,我們采用功率模塊、人機通信模塊、狀態(tài)量輸入模塊的結合,構造出電子控制系統(tǒng)單元控制模塊,提高了整個系統(tǒng)的可觀性和實效性??刂颇K硬件圖如圖2所示?! ?.1 功率模塊 考慮到汽車功率負載大及l(fā)pc2119的i/o口驅動的局限,系統(tǒng)中采用功率模塊作為中心微處理器與功率負載之間的橋梁?! ≡O計中,我們采用摩托羅拉公司生產的mc33888功率器件控制遠光燈、近光燈、倒車燈、剎車燈。mc33888內部集成有四路高端燈驅動器和8路繼電器或發(fā)光二極管驅動器,是一個可控制網絡,具有在板診斷、與微控制器通信報錯能力及故障軟化等優(yōu)點??紤]到車內燈和示廊燈的功率相對比較大,我們采用mc33487功率器件進行控制。mc33487內部集成兩路帶有電流感應的20毫歐姆高端驅動器,電流輸出4.5a.感性負載以及大電流的短路保護是整個設計的難點。mc33887具有功耗低、等待模式下電流25微安、輸出電流超過8安的短路關斷等優(yōu)點,所以系統(tǒng)采用mc33887功率器件對電機、鎖、天線、洗滌泵進行控制?! ?.2 人機通信模塊 為了提高駕駛員和乘客的舒適性、安全性,整個系統(tǒng)必須在人和機器之間建立良好的人機通信模塊。bc7281、鍵盤模塊及外圍的led之間的結合,構造出人機通信模塊。bc7281是比高公司推出的16位數(shù)碼管顯示及鍵盤接口專用芯片。該芯片通過外接移位寄存器(74hc164、74ls595等)可控制16位數(shù)碼管或者128只獨立的led。bc7281的驅動輸出極性及輸出時序均可通過軟件進行控制,從而和各種驅動電路配合,適合任何尺寸的數(shù)碼管?! ⊥ㄟ^人機通信模塊,人的意識能夠為機器所識別,同時機器也可以將一些相應的狀態(tài)信息反饋到led或者lcd上,達到人機通信的可視化效果。 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(如大燈開關、轉向燈開關)、車身狀態(tài)(如車門、窗的開關)及內部狀態(tài)信息(如油量、水溫)反饋給中心處理器。中心處理器對反饋信息進行分析處理,就可以準確判斷本車所處的狀況,并做出相應的操作。 外部狀態(tài)信息可以分為開關量和模擬量。通過一





