基于CAN总线的汽车车窗电动控制器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于CAN总线的汽车车窗电动控制器，该控制器在不改变原有网络硬件结构的前提下，通过软件编程实现汽车四个车窗玻璃的升降，同时大大减少车内的线束。所采用的PIC18F258单片机内部集成了CAN控制器，可以在线编程，使控制器的各项功能都得到了很好的实现。主控制器除了可以控制驾驶员的车窗玻璃升降外，还可通过CAN总线控制其余三个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。用该芯片设计的电动车窗控制器性能稳定、工作可靠。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种汽车工程
，涉及一种基于CAN总线的汽车车窗电动控制器。
技术介绍
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(ControIIer AreaNetwork)作为一种串行数据通信总线，具有良好的可靠性、实时性及灵活性，在汽车电子系统中得到了广泛的应用。汽车车窗电动控制器作为汽车一个主要的安全部件，对车身的密封性和安全性具有直接影响，一方面影响到司乘人员的驾驶环境，甚至会威胁到人身安全。在汽车车窗设计 中利用CAN总线技术可以大大简化了硬件电路的设计，提高了汽车车窗电动控制器的可靠性。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，但是采用此类芯片的设计方案不利于系统集成化。由于采用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，并有利于提高控制器的可靠性。因此，本设计将以PIC18F258单片机作为控制器，实现汽车四个车窗的电动控制。
技术实现思路
本技术提供一种基于CAN总线的汽车车窗电动控制器。采用PIC18F258单片机作为控制器，该单片机内部集成了 CAN控制器，可以减少车内的线束；利用PIC18F258单片机的在线编程功能，在不改变原有网络硬件结构的前提下可以实现车窗玻璃的升降。为了实现上述任务，本技术采用的技术解决方案如下一种基于CAN总线的汽车车窗电动控制器共有四个CAN节点控制器，分别是左前窗电机主控制器、右前窗电机子控制器、左后窗电机子控制器、右后窗电机子控制器；四个CAN节点控制器分别与CAN总线相连接，通过CAN总线实现四个车窗控制器之间的通信；操作左前窗主控制器除了可以控制左前窗玻璃升降外，也可以通过CAN总线与其余三个车窗的电机子控制器通信，通过子控制器控制所对应得车窗玻璃升降；四个CAN节点控制器的硬件电路由单片机、光电耦合器、总线收发器和功率驱动芯片四部分组成。本技术还包括如下其他技术特征所述单片机为PIC18F258单片机；所述光电稱合器为6N137高速光电稱合器；所述总线收发器为PCA82C250总线收发器；所述功率驱动芯片采用Motorola公司的功率驱动芯片MC33486。附图说明图I为本技术的系统硬件结构图；图2为本技术的初始化子程序流程图；图3为本技术的电机控制子程序流程图。具体实施方式本技术的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节点控制器的硬件电路由四部分组成PIC18F258单片机、6N137高速光电耦合器、PCA82C250总线收发器和功率驱动芯片MC33486。PIC18F258是美国Microchip公司生产的内部嵌有CAN总线控制器的高性 能PIC系列单片机，由于其超小型、低功耗、低成本、多品种的特点，其应用范围十分广泛。PIC18F258是集成了 CAN模块的微控制器，有着先进的精简指令集构架、增强型内核、32级堆栈，片内具有Flash程序存储器、EEROM数据存储器、自编程功能、在线调试器(ICD)和多种内部、外部中断源，并采用了程序和数据空间完全分开的“哈佛”结构。这种结构大大降低了 PIC微控制器的总体成本，同时提高了运行效率。在电路中，PIC18F258单片机是CAN总线接口电路的核心，主要完成CAN总线上数据的发送和接收，实现串行数据的分解及组合,保证通信的正常畅通。PCA82C250是Philips公司的CAN总线接口芯片，是CAN控制器与物理总线之间的接口，提供对总线的差分发送和接收的功能，它与IS011898标准完全兼容，有三种不同的工作方式，即高速、斜率控制和待机，可以根据实际情况加以选择，在本方案中选择高速工作方式。该芯片引脚少，使用简单。CAN总线采用PCA82C250芯片作为与总线之间的接口，PCA82C250的CANH、CANL引脚各自通过一个电阻与CAN总线相连，电阻可以起到一定的限流作用，保护PCA82C250免受过流的冲击。另外，CANH和CANL与地之间并联两个小电容，可以滤除总线上的高频干扰和防电磁福射。光电稱合器采用General Instrument公司生产的高速逻辑门输出光电耦合器6N137，它的最大传输延迟时间是75ns，典型值是46ns，采用6N137高速光电耦合电路可以很好地实现总线上节点之间的电气隔离，同时可提高系统的抗干扰能力和传输信号的能力。使用时，光电耦合器的两个电源VCC和V' CC必须采用电源隔离电路进行完全隔离。本技术的功率驱动芯片的应用模式为桥式结构，芯片内部有2个高端MOSFET驱动管M0S1、M0S2，外接2个低端MOSFET驱动管M0S3、M0S4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。OUTl和0UT2是MC33486的两个高端输出引脚，直接驱动车窗电机。INl和IN2受微控制器的控制。当INl为高电平‘l’，IN2为低电平‘0’时，相应的GLSl输出低电平，GLS2输出高电平，此时MOSI、M0S4导通，M0S2、M0S3截止。OUTI输出正电压而0UT2接地，车窗电机朝某一个方向运转。反之，当INl为低电平‘0’，ΙΝ2为高电平‘I’时，相应的GLS2输出低电平，GLSl输出高电平，此时M0S2、M0S3导通，M0S1、M0S4截止。0UT2输出为正，OUTl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Ι0Α，最大峰值电流为35A，直流输入电压的范围较宽，可达8V 28V。当电压高于28V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。本技术的系统初始化子程序是系统设计工作中极为重要的部分，它是CAN总线系统正常工作的前提，关系到整个CAN系统能否正常工作。因此，初始化设计是一个重点，主要包括CAN模块工作方式的配置、接收滤波器的设置、接收屏蔽寄存器设置、波特率参数设置、发送优先级设置和中断允许寄存器设置等。对电动车窗的控制可分为软启动、满PWM输出、续流和停止4个阶段。其中包括对电动车窗“手动/自动”控制的判断和处理、车窗上升到顶或下降到底的判断和处理、车窗防夹的判断和处理等。程序初始化完成后，在按键端口扫描到有上升或下降按键输入的控制命令后，主程序调用电机控制子程序，车窗电机进入PWM软启动阶段。PWM软启动分为10步，每步20ms，占空比从10%逐渐增加到 100%。随后电机进入上升或下降的工作状态。电动车窗采用PWM控制方式后，启动较为平稳，启动快速性好。权利要求1.一种基于CAN总线的汽车车窗电动控制器，其特征在于共有四个CAN节点控制器，分别是左前窗电机主控制器、右前窗电机子控制器、左后窗电机子控制器、右后窗电机子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CAN总线的汽车车窗电动控制器，其特征在于共有四个CAN节点控制器，分别是左前窗电机主控制器、右前窗电机子控制器、左后窗电机子控制器、右后窗电机子控制器；四个节点控制器分别与CAN总线相连接，通过CAN总线实现四个车窗控制器之间的通信；操作左前窗主控制器除了可以控制左前窗玻璃升降外，还可以通过CAN总线与其余三个车窗的电机子控制器通信，通过子控制器控制对应车窗玻璃的升降；四个CAN节点控制器的硬件电路由单片机、光电耦合器、总线收发器和功率驱动芯片四部分组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：侯红玲，
申请(专利权)人：陕西理工学院，
类型：实用新型
国别省市：