電子工藝與綜合設(shè)計課程設(shè)計--12v汽車車窗直流電機(jī)控制器的設(shè)計

1、<p><b>　　電子工藝與綜合設(shè)計</b></p><p><b>　　課程報告</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　一、汽車車窗電機(jī)工作原理分析2<

2、;/p><p>　　1.1、汽車車窗電機(jī)參數(shù)2</p><p>　　1.2、汽車車窗電機(jī)工作原理2</p><p>　　二、汽車車窗電機(jī)控制器方案4</p><p>　　2.1、汽車車窗電機(jī)參數(shù)分析4</p><p>　　2.2、汽車車窗電機(jī)控制方法分析4</p><p>　　2.3、汽車

3、車窗電機(jī)硬件方案4</p><p>　　三、汽車車窗電機(jī)控制器硬件設(shè)計4</p><p>　　3.1車窗控制系統(tǒng)………………………………………………………………………………………………………..6</p><p>　　3.2 LIN節(jié)點設(shè)計………………………………………………………………………………………………………...6</p><p&g

4、t;　　3.3電源模塊的設(shè)計……………………………………………………………………………………...8</p><p>　　3.4電機(jī)驅(qū)動模塊設(shè)計…………………………………………………………………………………………………..8</p><p>　　四、汽車車窗電機(jī)控制器軟件設(shè)計8</p><p>　　4.1報文內(nèi)容定義………………………………………………………………

5、………………………………………..9</p><p>　　4.2 LIN節(jié)點軟件設(shè)計…………………………………………………………………………………………………10</p><p>　　4.3車窗電機(jī)啟動控制算法…………………………………………………………………………………………….13</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)..15</b>&l

6、t;/p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著汽車的普及，人們對汽車的安全性方面也越來越重視。在車窗控制系統(tǒng)中，汽車電動車窗具備防夾功能成為系統(tǒng)的必需要求。這樣當(dāng)車窗上升遇到障礙物(如手、頭等)時可以自動后退到底，從而可以避免事故的發(fā)生，車窗防夾功能對汽車的安全性能而言是一種十分人性化的設(shè)計。</p><p>　　與此同時，

7、在我國國外企業(yè)壟斷了技術(shù)含量高、利潤豐厚的發(fā)動機(jī)電子、底盤電子和車身電子等產(chǎn)品的汽車電子市場，國內(nèi)企業(yè)仍局限在低端產(chǎn)品，如車載音響等。國內(nèi)的汽車公司大多沒有建立自己的總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，更多的還主要是開發(fā)支持CAN/LIN車載設(shè)備，配合某種車型的CAN/LIN網(wǎng)絡(luò)使自己的產(chǎn)品支持這種總線通信協(xié)議。目前我們的研發(fā)工作還處在向國外學(xué)習(xí)的階段，但很多與汽車電子技術(shù)相關(guān)的國外文獻(xiàn)都是講其優(yōu)勢，不講其缺陷。結(jié)果使得我國許多從事汽車電子技術(shù)的研發(fā)人員

8、在研發(fā)過程中，不能進(jìn)行取長補(bǔ)短，使研發(fā)陷入困境。突破技術(shù)封鎖也是我們面臨的巨大挑戰(zhàn)。本課題旨在提出一種基于LIN線技術(shù)的汽車車窗智能控制系統(tǒng)中，使得該系統(tǒng)具有低成本、低功耗、易于維護(hù)和很好的穩(wěn)定性等優(yōu)點。首先對LIN總線協(xié)議進(jìn)行了研究，制定相應(yīng)的LIN總線協(xié)議規(guī)范，然后完成了車窗控制系統(tǒng)的軟硬件功能實現(xiàn)，包括汽車車窗防夾系統(tǒng)和溫控車窗舒適系統(tǒng)的實現(xiàn)，改進(jìn)了車窗控制系統(tǒng)的安全性和舒適性，使得車窗控制系統(tǒng)的設(shè)計更人性化。此次課題的研究成功對

9、以后逐步實現(xiàn)汽車電子技術(shù)的國產(chǎn)化有重要意義。</p><p>　　現(xiàn)代的汽車電子技術(shù)已體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向，車載網(wǎng)絡(luò)成為汽車電子領(lǐng)域的最大熱點，提高控制單元間通信可靠性和降低導(dǎo)線成本的網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)應(yīng)用成為動力所在，包括CAN、LIN、FlexRay、MOST等已成為現(xiàn)代汽車網(wǎng)絡(luò)總線的關(guān)鍵技術(shù)。</p><p>　　（1）FlexRay 高速度（每通道高達(dá)10Mbps）、雙通道、時間觸

10、發(fā)、強(qiáng)大的容錯協(xié)議，設(shè)計用作骨干網(wǎng)。一般的目標(biāo)應(yīng)用是所謂的X-by-wire（線控）概念。其目的是通過電子信號傳輸來替代傳統(tǒng)的制動踏板和制動器或方向盤和車輪之間的機(jī)械傳動。 </p><p>　　（2）CAN 中等速度（最高1Mbps）、單通道、雙線容錯協(xié)議，目前不僅在汽車業(yè)，還在許多工業(yè)應(yīng)用中廣泛使用。CAN協(xié)議的目標(biāo)應(yīng)用可以包括電機(jī)控制、懸架控制和車內(nèi)資訊娛樂功能。 </p><p&g

11、t;　?。?）LIN 低速（最高20kbps）、單線低成本協(xié)議，可用於終端節(jié)點應(yīng)用。LIN的概念注定這種協(xié)議用於傳感器/執(zhí)行器中，一般用于低速通訊，即速度不是關(guān)鍵因素的應(yīng)用中。 而本次設(shè)計用的是LIN總線的方式來實現(xiàn)對車窗的升降的一個控制。</p><p>　　一、汽車車窗電機(jī)工作原理分析</p><p>　　1.1、汽車車窗電機(jī)參數(shù)</p><p&g

12、t;<b>　　圖1.電機(jī)參數(shù)</b></p><p>　　1.2、汽車車窗電機(jī)工作原理</p><p><b>　　1.電動車窗概述</b></p><p>　　現(xiàn)在許多轎車門窗玻璃的升降(關(guān)閉和開啟)已經(jīng)拋棄了搖把式的手動升降方式，一般都改用按鈕式電動升降方式，即使用電動玻璃升降器來控制，也就是常說的“電動車窗”。&l

13、t;/p><p>　　電動車窗系統(tǒng)主要是由車窗、車窗升降器、車窗電動機(jī)、相關(guān)的電子電路模塊以及開關(guān)等裝置組成。</p><p>　　車窗和車窗升降器主要是機(jī)械結(jié)構(gòu)，這里不作介紹。所有的車窗系統(tǒng)都裝有兩套控制開關(guān)。一套裝在駕駛員側(cè)門的中部，為總開關(guān)，由駕駛員控制每個車窗的升降。另一套分別裝在每個車門的中部，為分開關(guān)，由乘客進(jìn)行操作。對開關(guān)的操作可以完成車窗的手動升降，很多高級轎車還具有自動升降功

14、能。車窗電動機(jī)的質(zhì)量直接關(guān)系到電動玻璃升降器的正常工作，它具有體積小、重量輕、防護(hù)等級高、噪聲低、電磁干擾小、運(yùn)行可靠等特點。</p><p>　　現(xiàn)在國產(chǎn)轎車上絕大部分的車窗電動機(jī)還是采用繼電器控制方式或者使用限位開關(guān)的機(jī)械電子組合控制方式。20世紀(jì)90年代中期以來，電動玻璃升降器的控制技術(shù)發(fā)展很快，電子模塊控制形式大量應(yīng)用于批量裝車，并具有安全保護(hù)功能。例如博世公司生產(chǎn)的電動玻璃升降器系統(tǒng)，在電動機(jī)中埋植磁環(huán)

15、，感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，在電子模塊中埋植霍爾元件，感應(yīng)電流，并通過電子模塊控制對電動機(jī)的過流、過壓及過熱保護(hù)，而且當(dāng)玻璃上升途中遇到人力障礙時會自動識別而反向運(yùn)行，防止乘員夾傷，實現(xiàn)防夾功能。</p><p>　　2.直流勵磁的磁路在電工設(shè)備中的應(yīng)用，除了直流電磁鐵（直流繼電器、直流接觸器等）外，最重要的就是應(yīng)用在直流旋轉(zhuǎn)電機(jī)中。在發(fā)電廠里，同步發(fā)電機(jī)的勵磁機(jī)、蓄電池的充電機(jī)等，都是直流發(fā)電機(jī)；鍋爐給粉機(jī)的原動機(jī)是直流電

16、動機(jī)。此外，在許多工業(yè)部門，例如大型軋鋼設(shè)備、大型精密機(jī)床、礦井卷揚(yáng)機(jī)、市內(nèi)電車、電纜設(shè)備要求嚴(yán)格線速度一致的地方等，通常都采用直流電動機(jī)作為原動機(jī)來拖動工作機(jī)械的。直流發(fā)電機(jī)通常是作為直流電源，向負(fù)載輸出電能；直流電動機(jī)則是作為原動機(jī)帶動各種生產(chǎn)機(jī)械工作，向負(fù)載輸出機(jī)械能。在控制系統(tǒng)中，直流電機(jī)還有其它的用途，例如測速電機(jī)、伺服電機(jī)等。雖然直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的用途各不同，但是它們的結(jié)構(gòu)基本上一樣，都是利用電和磁的相互作用來實現(xiàn)機(jī)械

17、能與電能的相互轉(zhuǎn)換。 直流電機(jī)的最大弱點就是有電流的換向問題，消耗有色金屬較多，成本高，運(yùn)行中的維護(hù)檢修也比較麻煩。因此，電機(jī)制造業(yè)中正在努力改善交流電動機(jī)的調(diào)速性能，并且大量代替直流電動機(jī)。不過，近年來在利用可控硅整流裝置代替直流發(fā)電機(jī)方面，已經(jīng)取得了很大進(jìn)展。包括直流電機(jī)在內(nèi)的一切旋轉(zhuǎn)電機(jī)，實際上都是依據(jù)我們所知道的兩條基本原則制造的。一條是：</p><p>　　二、汽車車窗電機(jī)控制器方案</p>

18、;<p>　　2.1、汽車車窗電機(jī)參數(shù)分析</p><p>　　汽車車窗電機(jī)控制電路。結(jié)構(gòu)簡單，開窗速度可控且電磁干擾小。包括電源保護(hù)單元、功率單元、控制單元和換 向單元，控制單元包括MCU，換向單元包括控制車窗上升的繼電器K1和控制車窗下降的繼電器K2；功率單元包括濾波電路和調(diào)速控制電路，調(diào)速控制電路包括 集成MOSFET智能開關(guān)、電阻R2、電阻R3、電阻R4、二級管D3和電容C10；集成MOSF

19、ET智能開關(guān)設(shè)有信號接口一、信號接口二、信號接口三和 信號接口四。本實用新型中，由于在換向過程中，電機(jī)回路是沒有通電的，所以就不會產(chǎn)生電磁干擾；又因為本案中采用集成MOSFET智能開關(guān)代替現(xiàn)有技術(shù)中 的分立器件，使得生產(chǎn)成本大幅降低，可靠性增強(qiáng) 。</p><p>　　2.2、汽車車窗電機(jī)控制方法分析</p><p>　　新車型設(shè)計時,并不是什么都是從頭開始,而是首先根據(jù)設(shè)計需求,選定一個

20、基本車型作為參考,這樣可降低設(shè)計難度,使設(shè)計思路更加清晰?新車型電動車窗的設(shè)計也是參考基礎(chǔ)車型電動車窗進(jìn)行的,因此,有必要先介紹一下基礎(chǔ)車型電動車窗的功能及控制原理和方式? 基礎(chǔ)車型電動車窗控制部分由電動車窗主開關(guān)?電動車窗副開關(guān)?電動車窗電動機(jī)?電動車窗電動機(jī)斷路器組成?</p><p>　　2.3、汽車車窗電機(jī)硬件方案</p><p>　　電機(jī)的硬件可以分為兩個模塊，即電源模

21、塊和電機(jī)的驅(qū)動模塊。電源模塊主要是為電機(jī)和其他芯片供電，由于單片機(jī)的電源電壓是5V的，所以還需要一個LM2575穩(wěn)壓電源電路芯片來構(gòu)一個穩(wěn)壓電路，將12V的電壓轉(zhuǎn)化5V電壓。電機(jī)驅(qū)動可由智能功率芯片MC33486，該芯片可外接兩個MOSFET管(這里選用P60N06，能夠輸出較大的工作電流驅(qū)動電機(jī))組成一個H橋來實現(xiàn)電機(jī)的雙向控制。其正常工作溫度范圍在－40℃到+150℃，正常連續(xù)輸出電流最大達(dá)到10A，直流輸入電壓范圍為8~28V，而

22、且當(dāng)電壓高于28V時具有過壓保護(hù)功能。</p><p>　　三、汽車車窗電機(jī)控制器硬件設(shè)計</p><p><b>　　3.1車窗控制系統(tǒng)</b></p><p>　　車窗控制系統(tǒng)主要是由車窗、車窗升降器、車窗電機(jī)模塊、控制開關(guān)以及相關(guān)的電子電路模塊等裝置組成。車窗和車窗升降器主要是機(jī)械結(jié)構(gòu)。車窗控制開關(guān)有兩套，一主一從，可以控制每個車窗的升降

23、。一般在主開關(guān)上裝有斷路開關(guān)，如果它斷開，分開關(guān)就不起作用。如今的車窗控制系統(tǒng)內(nèi)裝有的先進(jìn)電子設(shè)備，具有安全保護(hù)功能，能夠通過電子模塊控制對電機(jī)的過流、過壓以及過熱保護(hù)，而且當(dāng)玻璃上升途中遇到障礙時會自動識別而停止轉(zhuǎn)動，防止乘客夾傷，實現(xiàn)防夾功能。下面對本次設(shè)計的電子電路模塊給出了詳細(xì)說明。</p><p>　　3.2 LIN節(jié)點設(shè)計</p><p>　　微處理器需要選擇帶有異步串行收發(fā)器

24、模塊(UART)的微控制器和符合LINv2.1規(guī)范的收發(fā)器，因為它決定了系統(tǒng)的硬件設(shè)計連接以及軟件開發(fā)環(huán)境等一系列的問題。在汽車專用微控制器(MCU)領(lǐng)域，美國Mierochip(微芯)和Freescale(飛思卡爾)兩家公司的MCU針對LIN的數(shù)據(jù)收發(fā)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，同時，針對汽車的惡劣環(huán)境如溫度，濕度變化大、電磁干擾嚴(yán)重做了性能優(yōu)化，是用于車內(nèi)LIN控制節(jié)點微控制器的較好方案。本文選用Freescale公司的MC9S08DZ60單片

25、機(jī)和LIN物理層收發(fā)器MCZ33661芯片構(gòu)成節(jié)點的硬件。</p><p>　　MC9S08DZ60單片機(jī)提供了工業(yè)級的制造工藝與流片工藝保證，因此可以適用于嚴(yán)酷的車內(nèi)運(yùn)行環(huán)境。而MCZ33661是LIN總線收發(fā)器，在單片機(jī)和LIN半雙工總線之間提供了一個物理接口，可以為汽車和工業(yè)應(yīng)用捉供一個最高20Kbit/s的串行總線傳輸速率。LIN收發(fā)器MCZ33661芯片針對工作在汽車環(huán)境下的情況進(jìn)行了特別設(shè)計，符合LI

26、Nv2.1總線規(guī)格。</p><p>　　圖2.LIN節(jié)點硬件電路圖</p><p>　　圖3—4顯示了LIN總線的節(jié)點硬件連接示意圖。圖中C7應(yīng)該選用電解電容電容或膽電容，使芯片能在更大的溫度范圍內(nèi)工作。C1用作外部電壓源的濾波電容。D2則是27V的瞬態(tài)電壓抑制二極管，同為可選器件，可以在電源瞬變的時候起保護(hù)作用。因LIN總線為單主多從結(jié)構(gòu)，無需總線仲裁，由主節(jié)點控制總線訪問，故對LIN

27、主節(jié)點的保護(hù)額外重要，故采用了圖中包含二極管D1的虛線部分來實現(xiàn)對主節(jié)點的保護(hù)。圖中MCZ33661為MC9S08DZ60和LIN總線之間提供了一個雙向通信接口，能夠把LIN總線的電平轉(zhuǎn)換成微控制器能夠接收的TxD，RxD信號，或者進(jìn)行與之相反的轉(zhuǎn)換。其中，MC9S08DZ60供電電源5.0V由汽車電源經(jīng)電源轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓得到。MCZ33661的供電由汽車電源直接供給12V。MCZ33661的增強(qiáng)型異步收發(fā)器可以用硬件完成LIN報文幀的同步間

28、隔場接收，并以中斷的方式告知單片機(jī)開始接收總線的數(shù)據(jù)。LIN報文幀的數(shù)據(jù)收發(fā)滿足1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位條件，用微控制器的UART模塊和UART中斷功能即可完成LIN總線上數(shù)據(jù)的收發(fā)。</p><p>　　3.3電源模塊的設(shè)計</p><p>　　目前汽車內(nèi)的蓄電池電源通常都是直流 +l2V，汽車內(nèi)很多電子設(shè)備需要依靠它來供電，比如電子打火器，各類電子儀表，自動車窗等，雖然是蓄電

29、池，仍難以保證其穩(wěn)定輸出。車載網(wǎng)絡(luò)中主要用到兩種電源 :+12V、+5V。 +12V的電壓主要是為電機(jī)驅(qū)動和LIN收發(fā)器供電，+5V的電壓則是給電路中的其它芯片供電，因此需要進(jìn)行 +12V到+5V的轉(zhuǎn)換，而且車載電源的穩(wěn)定性差，需要其輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓。電源電路采用了LM2575穩(wěn)壓電源電路芯片，對 +12V轉(zhuǎn)+5V供電電路可以參考圖3—5電路。</p><p>　　圖3.+12V轉(zhuǎn)+5V電源轉(zhuǎn)換電路</p&

30、gt;<p>　　穩(wěn)壓芯片LM2575是按照開關(guān)電源的工作原理集成的電源芯片，因此其工作效率高，輸出電壓穩(wěn)定，最大輸出電流能達(dá)到3A，在穩(wěn)壓芯片LM2575瞬間停止輸出時，由電感的電磁感應(yīng)效應(yīng)形成的電壓給電路供電，此時快恢復(fù)型肖特基二極管IN5822作為回路的一部分，其工作電流的大小直接影響電源實際輸出電流的大小。圖中的電容C6和C7選用電解電容，可以有效濾除高低頻干擾。</p><p>　　3.4

31、電機(jī)驅(qū)動模塊設(shè)計</p><p>　　由于本次車窗電機(jī)采用供電電壓11V~15V，工作電流不大于15A，堵轉(zhuǎn)電流不大于28A的永磁直流電機(jī)，需要的電機(jī)功率較大并伴有沖擊電流的正反相控制要求。智能功率芯片MC33486是飛思卡爾半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的專用于車身電子的電機(jī)驅(qū)動芯片，該芯片可外接兩個MOSFET管(這里選用P60N06，能夠輸出較大的工作電流驅(qū)動電機(jī))組成一個H橋來實現(xiàn)電機(jī)的雙向控制。其正常工作溫度范圍在－4

32、0℃到+150℃，正常連續(xù)輸出電流最大達(dá)到10A，直流輸入電壓范圍為8~28V，而且當(dāng)電壓高于28V時具有過壓保護(hù)功能。它能夠采集電機(jī)的電流，利用它反饋給單片機(jī)A/D采樣模塊得到電機(jī)電流值，從而完成電機(jī)的雙向控制和實現(xiàn)車窗防夾功能，達(dá)到了車窗電機(jī)驅(qū)動模塊的設(shè)計要求。其電路圖如圖3—6所示。</p><p><b>　　圖4.電機(jī)驅(qū)動電路</b></p><p>　　電

33、機(jī)控制原理如下:初始狀態(tài)中，GLSI和GLsZ都同時置高電平或低電平，OUTI和OUTZ一直保持高電平。當(dāng)U6中的柵極為低電平且U7的柵極為高電平時，直流電機(jī)正轉(zhuǎn)，車窗上升;反之，當(dāng)U6中的柵極為高電平且U7的柵極為低電平時，直流電機(jī)反轉(zhuǎn)，車窗下降，這樣就足以完成永磁直流電機(jī)的正反相控制要求。</p><p>　　除此之外，飛思卡爾的功率芯片MC33486還具有負(fù)載電流的線性復(fù)制功能，Cur-R輸出電流和負(fù)載電流

34、成線性比例，Cur-R輸出電流再通過采樣電阻和限流電阻把電流轉(zhuǎn)化為電壓輸入到單片機(jī)的采樣端。電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和一些計算后就可以得到負(fù)載的真實電流。因此，監(jiān)測輸入到單片機(jī)端口的電壓就等同于監(jiān)測車窗運(yùn)動中電機(jī)的電流。車窗上升過程、下降過程、上升遇到阻力過程中，經(jīng)過電機(jī)的電流都呈規(guī)律性的變化，而這些電流變化都可以通過電流采樣實時地反映到單片機(jī)中，其中為玻璃升降器的電機(jī)電流：</p><p>　　這個電流通過采樣電阻R

35、8和限流電阻R9把電流轉(zhuǎn)化為電壓輸入到單片機(jī)ADC的采樣端。輸入到單片機(jī)端的電壓為：</p><p>　　將電壓進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換和一些計算后就可以得到負(fù)載的真實電流。因此，監(jiān)測輸入到單片機(jī)端口的電壓就等同于監(jiān)測車窗運(yùn)動中電機(jī)的電流。車窗上升過程中遇到阻力時經(jīng)過電機(jī)的電流都呈規(guī)律性的變化，而這些電流變化都通過電流采樣實時地反映到單片機(jī)中。</p><p>　　四、汽車車窗電機(jī)控制器軟件設(shè)計&l

36、t;/p><p><b>　　4.1報文內(nèi)容定義</b></p><p>　　在本次LIN通信中，設(shè)置的傳輸速率為9600bits,數(shù)據(jù)場為8個字節(jié)，雖然實際工作中，并不需要這么多的字節(jié)，這里是為了以后提供功能擴(kuò)展才將數(shù)據(jù)場字節(jié)設(shè)置為最大的8個字節(jié)。在本次通信中只用到了兩個字節(jié)的定義。一個字節(jié)用于車窗控制定義，一個字節(jié)用于狀態(tài)診斷檢測。其具體字節(jié)定義如下：</p&g

37、t;<p>　　其中只有當(dāng)Bit3=1時，后面的Bit2 、Bit1、Bit0位才有意義，否則Bit2 、Bit1、Bit0位的功能定義無效。</p><p>　　在本次設(shè)計中，車窗診斷報文數(shù)據(jù)字節(jié)只籠統(tǒng)的定義了兩個位狀態(tài)：車窗工作狀態(tài)是否正常以及數(shù)據(jù)是否正確傳輸，在實際設(shè)計中，包含的診斷內(nèi)容遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，包括車窗電機(jī)的工作情況，車窗電機(jī)驅(qū)動電路的情況，報文頭傳輸?shù)那闆r等等。由于其中涉及到內(nèi)容較多，

38、本次設(shè)計不作介紹。</p><p>　　在LIN通信中最重要的標(biāo)識符場（ID場）的定義有嚴(yán)格的規(guī)定，按照上面對標(biāo)識符場的介紹對四個車窗的ID進(jìn)行了如下定義:</p><p>　　由上得各節(jié)點的ID如下駕駛室車窗主節(jié)點ID=0x8E；副駕駛室從節(jié)點ID=0x4D；</p><p>　　左后窗從節(jié)點ID=0x2C；右后窗從節(jié)點ID=0x1D。</p>&l

39、t;p>　　4.2 LIN節(jié)點軟件設(shè)計</p><p>　　車窗系統(tǒng)工作性能的好壞取決于程序結(jié)構(gòu)的合理性，一個好的程序結(jié)構(gòu)有助于提高程序的運(yùn)行速度和功能的正常實現(xiàn)。本次車窗系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括兩個部分:車窗LIN主機(jī)節(jié)點和車窗LIN從機(jī)節(jié)點。參照車窗控制LDF文件，本文詳細(xì)說明了LIN總線主節(jié)點和從節(jié)點的軟件編寫。</p><p>　　圖5. LIN主機(jī)節(jié)點軟件流程圖</p>

40、;<p>　　車窗LIN主機(jī)節(jié)點的軟件流程圖如圖3-1所示。首先，主節(jié)點完成微控制器的寄存器初始化和變量初始化，然后進(jìn)入自身任務(wù)循環(huán)中。在車窗控制方案中，如果主節(jié)點ECU檢測到主電動車窗開關(guān)狀態(tài)后，就向總線發(fā)送消息。此時主節(jié)點啟動LIN報文幀的發(fā)送，先發(fā)送主機(jī)任務(wù)（即報文頭），然后延時幀內(nèi)響應(yīng)間隔規(guī)定的時間后，再啟動從機(jī)任務(wù)（即響應(yīng)）發(fā)送。相應(yīng)標(biāo)識符的從節(jié)點接收到從機(jī)任務(wù)內(nèi)容后，執(zhí)行預(yù)先定義的操作，如打開、關(guān)閉車窗等。主節(jié)

41、點采取邊發(fā)送邊接收的方式，如果接收到的位與發(fā)送的位不一致，則會取消這一次發(fā)送，重新啟動新的發(fā)送過程。如果從節(jié)點接收報文后，產(chǎn)生了位錯誤、校驗和錯誤、標(biāo)識符奇偶校驗錯誤，從節(jié)點就認(rèn)為沒有收到任務(wù)幀。當(dāng)主節(jié)點啟動總線診斷主機(jī)任務(wù)后，從節(jié)點的從機(jī)任務(wù)以診斷信息告知主節(jié)點己經(jīng)發(fā)生錯誤。</p><p>　　LIN主機(jī)節(jié)點軟件流程圖考慮了車窗整體執(zhí)行動作的一致性與總線信號傳輸之間的關(guān)系。任何一個車窗當(dāng)輸入信號發(fā)生變化時，先

42、將此信號通過LIN總線傳輸?shù)狡渌?jié)點上，再同步執(zhí)行該輸入信號所要求的動作。LIN從機(jī)節(jié)點則需要將本地節(jié)點的診斷信息實時地發(fā)送給車窗LIN主機(jī)節(jié)點。這樣，LIN主節(jié)點就可以實時地接收LIN從機(jī)節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)。</p><p>　　LIN協(xié)議采用了標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口，軟件的實現(xiàn)要嚴(yán)格遵守協(xié)議的規(guī)定。通常LIN實現(xiàn)采用LIN規(guī)范規(guī)定的 API(Applieation Program Interfaee)應(yīng)用程序接口，

43、 LIN _API是LIN網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序之間的接口。 LIN_API是一個網(wǎng)絡(luò)軟件層，它在用戶為任意的ECU建立應(yīng)用程序時，隱藏了LIN網(wǎng)絡(luò)配置的詳細(xì)情況(例如:信號如何映射到相應(yīng)的幀)，所以它提供了一個API給用戶，這個API著重于LIN網(wǎng)絡(luò)的信號傳輸。</p><p>　　車窗LIN從機(jī)節(jié)點軟件流程圖如圖3—2所示。從主機(jī)節(jié)點的軟件流程圖可以得知，當(dāng)信號發(fā)生變化時，主機(jī)節(jié)點進(jìn)行相關(guān)LIN報文的發(fā)送，LIN從機(jī)

44、節(jié)點需要實時地進(jìn)行相關(guān)信息報文的發(fā)送。這樣，對于LIN從機(jī)節(jié)點的驅(qū)動函數(shù)的實現(xiàn)與主機(jī)節(jié)點基本相同，我們需要在等待接收LIN主機(jī)節(jié)點發(fā)送報文的時間內(nèi)處理本地節(jié)點的驅(qū)動函數(shù)以及本地LIN報文的發(fā)送等工作。</p><p>　　圖6. LIN從機(jī)節(jié)點軟件流程圖</p><p>　　4.3車窗電機(jī)啟動控制算法</p><p>　　啟動是指直流電動機(jī)由靜止達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過程

45、。若直接啟動給電動機(jī)加上U額，則啟動電流很大，會帶來強(qiáng)烈的火花現(xiàn)象，電流正比于轉(zhuǎn)矩，過大的轉(zhuǎn)矩帶來很大的沖擊，電壓波動影響供電的穩(wěn)定性。在本系統(tǒng)設(shè)計的時候，電機(jī)啟動采取PWM的方式進(jìn)行。采用2kHz的頻率，分為1O段，占空比從0 逐步上升到100 。每段1O個脈沖共5ms時間，lO段啟動時間一共50 ms。在實驗中證實，采取這種啟動方式，啟動比較平穩(wěn)，啟動快速性較好。在車窗啟動的這段時間里，電機(jī)的電流變化比較大，無法通過監(jiān)測電流的變化來

46、實覡防夾功能，同時這段時間很短，因此在啟動的這段時間內(nèi)應(yīng)避免實現(xiàn)防夾功能。</p><p>　　而在停止的時候，不是監(jiān)測到電機(jī)堵轉(zhuǎn)才停止，而是監(jiān)測到電機(jī)的電流超過了其正常工作電流的一定幅度就停止電機(jī)，在本系統(tǒng)實驗中，這個界限電流定義為l1 A。上升過程電機(jī)的電流變化見圖5—3，電機(jī)的電流呈現(xiàn)逐步增大的趨勢，連續(xù)變化，當(dāng)達(dá)到超過的11A時就迅速停止電機(jī)的工作。</p><p>　　圖6.車窗