基于LIN總線的電動(dòng)車窗設(shè)計(jì)

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1、 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 目錄 摘要 3 Abstract 3 緒論 5 1、課題研究目的及意義 5 2、課題相關(guān)技術(shù)的現(xiàn)狀和前景 6 3、課題完成的任務(wù) 8 第2章 電動(dòng)車窗整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 2.1、電動(dòng)車窗工作原理 10 2.2、電動(dòng)車窗開(kāi)關(guān)工作原理 12 2.3、電動(dòng)車窗開(kāi)關(guān)選型 12 2.4、車窗電動(dòng)機(jī) 15 第3章 車窗系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 16 3.1、車窗系統(tǒng)的總體框架設(shè)計(jì) 16 3.2、車窗控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 19 3.2.1、LIN節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 19 3.2.2、電源模塊設(shè)計(jì) 21 3.2.3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì) 21 3.3、系統(tǒng)硬件抗干擾

2、設(shè)計(jì) 23 3.4、本章小結(jié) 24 第4章 LIN總線協(xié)議的研究 25 4.1、LIN總線特點(diǎn) 25 4.2、LIN協(xié)議的研究 26 4.3、報(bào)文幀結(jié)構(gòu) 27 4.4、本章小結(jié) 31 第5章 車窗系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 32 5.1、報(bào)文內(nèi)容定義 32 5.2、LIN節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì) 33 5.3、車窗電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制算法 35 5.4、車窗系統(tǒng)防夾功能的實(shí)現(xiàn) 36 5.5、數(shù)據(jù)采集 37 5.6、數(shù)據(jù)處理 38 5.7、本章小結(jié) 39 第6章 總結(jié)展望 40 6.1、全文總結(jié) 40 6.2、研究展望 40 謝 辭 42 參考文獻(xiàn) 43 附 錄 45

3、 摘要 隨著汽車電子技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)汽車的安全性和舒適性的要求也在不斷提高。車窗系統(tǒng)是汽車車身重要的組成部分，多數(shù)購(gòu)車者都將電動(dòng)車窗視為必備的舒適功能，它能使人們更好地駕駛和保護(hù)汽車，因此汽車廠商都將其作為一種基本功能。當(dāng)前車窗系統(tǒng)正沿著模塊化、智能化、人性化的方向發(fā)展。本文提出了基于LIN總線技術(shù)的車窗LIN網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。 主要工作內(nèi)容如下： （1）首先研究了LIN v2.1總線協(xié)議規(guī)范，使用LIN總線構(gòu)成車窗控制系統(tǒng)，然后給出了基于LIN總線網(wǎng)絡(luò)的汽車車窗控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案。對(duì)車窗智能控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行了需求分析，

4、根據(jù)系統(tǒng)功能需求分析選擇了相關(guān)的功能芯片，完成了相關(guān)的硬件電路設(shè)計(jì)，包括電源電路、MCU電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、A/D采樣電路等。 （2）給出了基于LIN總線網(wǎng)絡(luò)的汽車車窗控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。采用了模塊化和層次化的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)了車窗智能控制系統(tǒng)的整體程序流程圖。使用了飛思卡爾公司的智能功率芯片MC33486，通過(guò)監(jiān)測(cè)車窗運(yùn)行中永磁直流電機(jī)的電流變化來(lái)實(shí)現(xiàn)防夾功能。采用車窗升降過(guò)程中遇到阻力的電流變化快慢程度不一樣和事先預(yù)存在EEPROM中車窗上升到頂端的最大時(shí)間這兩組數(shù)據(jù)來(lái)判斷是否遇到阻力，增加了判斷的準(zhǔn)確性。實(shí)現(xiàn)了基于LIN總線的車窗控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。 （3）最后通過(guò)MC9S08DZ

5、60的開(kāi)發(fā)板對(duì)車窗LIN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了LIN通信方案的合理性和達(dá)到的效果。 關(guān)鍵詞： LIN總線，車窗智能控制，防夾功能 Abstract With the rapid development of automobile electronic technology, Automotive’s safety and comfort requirements are becoming constantly improving for people. Windows system is an important part of automotive systems, most

6、terms will be deemed The comfortable Electric Window system is necessary, It can make people better driving and protect motor cars, so that the carmakers think it as a basic function. The car window system become modular, intelligent and humanized with the direction of development now. This paper pr

7、oposes a technology of LIN bus with the automotive windows system. Main job content as follows: (1)First of all,researehing the LIN v2.l bus protoeol and using LIN bus to constitute the window control system.Then the hardware design of the automobile window control system based on a LIN bus networ

8、k was given.The requirednlents of the window intelligent control system function was analysed.According to the requiredments of system function the design of relevant hardware circuits was comPleted,including the Power supply circuit,MCU circuit,motor drive circuits,the A/D sampling circuit, etc. (

9、2) Based on the LIN bus network, presents the car window control system software design. Using modular and hierarchical design ideas and design a window of intelligent control system overall program flowchart. Use the freescale company MC33486 chip, intelligent power by monitoring the Windows operat

10、ing in the current change permanent magnet dc motor to prevent clip function. Using Windows encountered in the process of lifting the current speed of the resistance of different beforehand existence and gets up the Windows EEPROM reach maximum time these two sets of data to determine whether meet r

11、esistance, increase the accuracy of judgment. Using the software watch-dog technique as software anti-interference measures based on LIN bus, the window of the control system of the software design. (3) Finally,through the window of the development MC9S08DZ60 wants LIN network system simulation ver

12、ified the rationality and LIN communication solutions to effect. Keywords: LIN bus, Windows, prevent clamping intelligent control function 緒論 1 課題研究目的及意義 近年來(lái)隨著我國(guó)汽車行業(yè)的迅速發(fā)展，汽車電子市場(chǎng)迅速擴(kuò)大，整個(gè)市場(chǎng)以超過(guò)40%的比例快速增長(zhǎng)，其中車身電子產(chǎn)品占到整個(gè)汽車電子產(chǎn)品的35%~40%。在目前，車身電

13、子的熱點(diǎn)應(yīng)用排名前三的是車載空調(diào)、車窗控制和車燈控制。在車身電子中，對(duì)半導(dǎo)體需求量排列前三位的應(yīng)用領(lǐng)域分別是:車載空調(diào)，約占44%;車窗控制，約占22%車燈控制，約占10%，第四位是電動(dòng)車門控制。根據(jù)汽車電子專業(yè)調(diào)研公司的數(shù)據(jù)，去年中國(guó)汽車市場(chǎng)車身電子的半導(dǎo)體器件需求量約為19億美元，而中國(guó)本地設(shè)計(jì)的比例大約為10%~15%之間，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年這一比例將會(huì)迅速增長(zhǎng)。如上所述，車窗控制產(chǎn)品己成為車身電子產(chǎn)品重要的組成部分。 隨著汽車的普及，人們對(duì)汽車的安全性方面也越來(lái)越重視。在車窗控制系統(tǒng)中，汽車電動(dòng)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(shí)可以自動(dòng)后退到底，從

14、而可以避免事故的發(fā)生，車窗防夾功能對(duì)汽車的安全性能而言是一種十分人性化的設(shè)計(jì)。 與此同時(shí)，在我國(guó)國(guó)外企業(yè)壟斷了技術(shù)含量高、利潤(rùn)豐厚的發(fā)動(dòng)機(jī)電子、底盤電子和車身電子等產(chǎn)品的汽車電子市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)仍局限在低端產(chǎn)品，如車載音響等。國(guó)內(nèi)的汽車公司大多沒(méi)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(kāi)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(guó)外學(xué)習(xí)的階段，但很多與汽車電子技術(shù)相關(guān)的國(guó)外文獻(xiàn)都是講其優(yōu)勢(shì)，不講其缺陷。結(jié)果使得我國(guó)許多從事汽車電子技術(shù)的研發(fā)人員在研發(fā)過(guò)程中，不能進(jìn)行取長(zhǎng)補(bǔ)短，使研發(fā)陷入困境。突破技術(shù)封鎖也是我們

15、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(diǎn)。首先對(duì)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(shí)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(shí)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(jì)更人性化。此次課題的研究成功對(duì)以后逐步實(shí)現(xiàn)汽車電子技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化有重要意義。 2 課題相關(guān)技術(shù)的現(xiàn)狀和前景 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(diǎn)，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(dòng)力所

16、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)。 （1）FlexRay 高速度（每通道高達(dá)10Mbps）、雙通道、時(shí)間觸發(fā)、強(qiáng)大的容錯(cuò)協(xié)議，設(shè)計(jì)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(guò)電子信號(hào)傳輸來(lái)替代傳統(tǒng)的制動(dòng)踏板和制動(dòng)器或方向盤和車輪之間的機(jī)械傳動(dòng)。 （2）CAN 中等速度（最高1Mbps）、單通道、雙線容錯(cuò)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(lè)功能。 （3）LIN 低速（最高20kbps）、單線低成本協(xié)議，可用於終

17、端節(jié)點(diǎn)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。 圖1—1是面向總線的汽車設(shè)計(jì)理念的一個(gè)例子。這種設(shè)計(jì)顯示三種通訊協(xié)議的共存。 圖1—1 總線車概念 在20世紀(jì)80年代初，眾多國(guó)際知名的汽車公司已積極致力于汽車總線技術(shù)的研究與應(yīng)用。其中德國(guó)博世公司(BOSCH)為汽車應(yīng)用引入了CAN總線系統(tǒng)，其目的是將本地網(wǎng)絡(luò)的概念應(yīng)用到汽車系統(tǒng)內(nèi)，有效的解決了汽車內(nèi)部眾多控制器與測(cè)量設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題。汽車電子技術(shù)分為發(fā)動(dòng)機(jī)電子、底盤電子、車身電子和信息娛樂(lè)系統(tǒng)。車窗控制系統(tǒng)是車身電子的重要組成部分，主要負(fù)責(zé)各個(gè)車窗單元的控制以及防

18、夾功能的實(shí)現(xiàn)，早期的車窗控制系統(tǒng)采用了CAN總線標(biāo)準(zhǔn)。然而CAN針對(duì)高達(dá)1Mbps的高速數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)，對(duì)于普通的汽車應(yīng)用，如車窗、車燈、車椅等，CAN模塊的成本比較高。在1999年針對(duì)低成本的汽車應(yīng)用引入了LIN總線網(wǎng)絡(luò)，本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)LIN(Local Interconnect Network)是一種低成本的串行通信網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制，LIN的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)(例如CAN總線)提供輔助功能。如今的車窗控制系統(tǒng)大多采用了LIN總線網(wǎng)絡(luò)，可以大量節(jié)省成本和網(wǎng)絡(luò)資源。LIN總線的目標(biāo)是低成本的汽車網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，將來(lái)隨著LIN總線網(wǎng)絡(luò)在汽車行業(yè)的普及應(yīng)用，電子控制器件將會(huì)采用模塊

19、的形式，可以方便地插入到LIN總線網(wǎng)絡(luò)，并與位于儀表板或駕駛室附近的主控制器單元連接在一起。在汽車車身控制領(lǐng)域，LIN總線以成本低、可靠性強(qiáng)，與CAN總線技術(shù)相輔相成，構(gòu)成車身控制網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)。值得注意的是，作為一種十分人性化的安全設(shè)計(jì)，汽車電動(dòng)防夾車窗己經(jīng)在歐美高檔車上流行開(kāi)來(lái)，它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是徹底消除目前汽車上流行的電動(dòng)車窗在自動(dòng)關(guān)閉過(guò)程中可能引起的卡死、擠壓及傷人危險(xiǎn)。因?yàn)殡妱?dòng)車窗是沒(méi)有感覺(jué)的，如果司機(jī)稍不留神，那么就很容易對(duì)乘坐的兒童帶來(lái)潛在的危險(xiǎn)性，因?yàn)樗麄兊氖只蝾^很容易被上升的玻璃夾著或傷著。對(duì)于追趕世界汽車電子技術(shù)的中國(guó)本土品牌汽車制造商來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)十分容易實(shí)現(xiàn)和吸引客戶的差異

20、化設(shè)計(jì)功能，因?yàn)檫@可使得他們能夠很快提供新的賣點(diǎn)和創(chuàng)造更高的利潤(rùn)。 目前在國(guó)際上基于LIN總線技術(shù)的車窗控制系統(tǒng)具有很廣闊的應(yīng)用前景，是國(guó)內(nèi)外汽車電子領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，也是本文研究的主要內(nèi)容。LIN的標(biāo)準(zhǔn)化將簡(jiǎn)化多種現(xiàn)存的解決方案，促使不同汽車舒適系統(tǒng)零部件供應(yīng)商產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。目前LIN協(xié)議規(guī)范已發(fā)展到 LINv2.1版本，同時(shí)各大半異體廠商和相應(yīng)的技術(shù)支持方所推出的LIN總線產(chǎn)品也是層出不窮，更加顯示了基于LIN總線的車窗控制系統(tǒng)的強(qiáng)大生命力和廣闊的發(fā)展前景。 3 課題完成的任務(wù) 本課題根據(jù) LINv2.1總線協(xié)議規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了基于LINv2.1協(xié)議的車窗控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)

21、計(jì)，對(duì)電動(dòng)車窗機(jī)械結(jié)構(gòu)作了介紹，對(duì)電動(dòng)車窗主開(kāi)關(guān)進(jìn)行了選型和參數(shù)分析，使用了智能功率芯片MC33486實(shí)現(xiàn)了車窗防夾功能，對(duì)車窗控制系統(tǒng)LIN通信的硬件進(jìn)行了功能性仿真測(cè)試。本課題主要完成以下工作： （1）首先對(duì)電動(dòng)車窗的機(jī)械結(jié)構(gòu)、工作原理以及種類作了介紹，然后對(duì)電動(dòng)車窗主開(kāi)關(guān)進(jìn)行了選型，最后對(duì)電動(dòng)車窗開(kāi)關(guān)的工作原理進(jìn)行了分析 （2）研究了LINv2.1總線協(xié)議規(guī)范，選取LIN總線構(gòu)成車窗控制系統(tǒng)，然后給出了基于LIN總線網(wǎng)絡(luò)的汽車車窗控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案。對(duì)車窗智能控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行了需求分析，根據(jù)系統(tǒng)功能需求分析選擇了相關(guān)的功能芯片，完成了相關(guān)的硬件電路設(shè)計(jì)，包括電源電路、MCU

22、電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、LIN收發(fā)通訊模塊等。 （3）給出了基于LIN總線網(wǎng)絡(luò)的汽車車窗控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。采用了模塊化和層次化的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)了車窗智能控制系統(tǒng)的整體程序流程圖。選取了飛思卡爾公司的智能功率驅(qū)動(dòng)器件MC33486，通過(guò)監(jiān)測(cè)車窗運(yùn)行中永磁直流電機(jī)的電流變化來(lái)實(shí)現(xiàn)防夾功能。采用車窗升降過(guò)程中遇到阻力的電流變化快慢程度不一樣和事先預(yù)存在EEPROM中車窗上升到頂端的最大時(shí)間這兩組數(shù)據(jù)來(lái)判斷是否遇到阻力，增加了判斷的準(zhǔn)確性。采用A/D轉(zhuǎn)換判斷車窗開(kāi)關(guān)的檔位變化，車窗電機(jī)采用軟啟動(dòng)方式有效地避免電機(jī)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。同時(shí)使用了軟件“看門狗”技術(shù)作為軟件的抗干擾措施，實(shí)現(xiàn)了基于LIN總線的車

23、窗控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。 （4）最后通過(guò)MC9S08DZ60開(kāi)發(fā)板對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行了LIN通信的功能性方案測(cè)試，達(dá)到了預(yù)期的要求。 第2章 電動(dòng)車窗整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 電動(dòng)車窗工作原理 現(xiàn)代轎車中普遍安裝了電動(dòng)車窗，以使車窗的升降更加方便。電動(dòng)車窗主要由車窗玻璃、車窗玻璃升降器、電動(dòng)機(jī)和控制開(kāi)關(guān)等組成。車窗電動(dòng)機(jī)、控制開(kāi)關(guān)及車窗繼電器在車上的布置如圖2—1和圖2—2所示。 圖2—1車窗開(kāi)關(guān)布局 圖2—2 電動(dòng)車窗部件在車上的布置 電動(dòng)車窗上的電動(dòng)機(jī)是雙向的，有永磁式的，也有雙繞組串勵(lì)式的。每個(gè)車門各有一個(gè)電

24、動(dòng)機(jī)，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制電動(dòng)機(jī)中的電流方向從而控制玻璃的升降?？刂崎_(kāi)關(guān)一般有兩套，一套為總開(kāi)關(guān)，裝在儀表板或駕駛員側(cè)的車門上，這樣駕駛員就可以控制每個(gè)車窗玻璃的升降。另一套為分開(kāi)關(guān)，分別安裝在每個(gè)車窗上，這樣乘客也可以對(duì)各個(gè)車窗進(jìn)行升降控制。 常見(jiàn)的電動(dòng)車窗升降機(jī)構(gòu)有繩輪式、交臂式和軟軸式等幾種，圖2—3、圖2—4所示分別為繩輪式和軟軸式的升降機(jī)構(gòu)，其中繩輪式和交臂式電動(dòng)車窗升降機(jī)構(gòu)使用較為廣泛。 圖2—3 繩輪式電動(dòng)車窗的基本結(jié)構(gòu) 圖2—4 軟軸式玻璃升降機(jī)構(gòu) 2.2 電動(dòng)車窗開(kāi)關(guān)工作原理 電動(dòng)車窗開(kāi)關(guān)和傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)有比較大的區(qū)別，其檔位的改變是通過(guò)電壓的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)的

25、，自動(dòng)上升，手動(dòng)上升，自動(dòng)下降，手動(dòng)下降，四個(gè)檔位上的電壓通過(guò)接入的分壓電阻不同從而使基點(diǎn)電壓也不同。然后通過(guò)單片機(jī)MC9S08DZ60內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換模塊得到四個(gè)不同的數(shù)據(jù)。再通過(guò)程序的判斷來(lái)控制車窗電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。其原理圖如2—5圖所示。 圖2—5 電動(dòng)車窗開(kāi)關(guān)原理圖 2.3 電動(dòng)車窗開(kāi)關(guān)選型 在電動(dòng)車窗開(kāi)關(guān)選型上，除了要求開(kāi)關(guān)的使用壽命和性能要求要符合JT1-3716-09-231《汽車用開(kāi)關(guān)總成通用技術(shù)條件 》外，在實(shí)際操作過(guò)程中還希望開(kāi)關(guān)能有良好的“手感”，這里的“手感”即開(kāi)關(guān)表面的觸摸感好壞，操作過(guò)程中使用力量的大小，開(kāi)關(guān)接觸行程的長(zhǎng)短，因?yàn)閷?duì)于目前的消費(fèi)者

26、來(lái)說(shuō)，這是最主要的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，也直接影響到消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的主觀評(píng)價(jià)。 由于目前的電動(dòng)車窗開(kāi)關(guān)的手動(dòng)檔和自動(dòng)檔都是集成在一起的，其主要區(qū)別在于他們各自的接觸行程不同，為了防止在實(shí)際操作過(guò)程中出現(xiàn)自動(dòng)檔和手動(dòng)擋之間的誤操作，電動(dòng)車窗的開(kāi)關(guān)檔位之間應(yīng)該要有比較大的區(qū)別，包括操作力量和接觸行程的大小都應(yīng)該相隔較大，在操作過(guò)程中還要具有良好的流暢性，即無(wú)卡滯現(xiàn)象。 對(duì)比表2—6中三種市面上的電動(dòng)車窗開(kāi)關(guān)我們發(fā)現(xiàn)，A主動(dòng)車窗開(kāi)關(guān)的力譜圖曲線連貫性較好，作用力和行程基本上成正比例變化。但是其作用力較大，而且在檔位變化的操作過(guò)程中雖然作用力變化的連續(xù)性很好，但是由于在每個(gè)檔位處的作用力變化不大，而且其有效

27、行程也較短，因此很不容易操作到位，需要多次練習(xí)，才能比較好的找到檔位之間的具體位置。而C主動(dòng)車窗開(kāi)關(guān)的力譜圖曲線的波動(dòng)性較大，在實(shí)際操作過(guò)程中，按鍵的作用力連續(xù)性不好，有卡滯的現(xiàn)象。而且其檔位處的力矩變化和有效行程都很小，容易出現(xiàn)檔位的誤操作。B主動(dòng)車窗開(kāi)關(guān)的曲線雖然沒(méi)有A的連貫，但是在每個(gè)檔位處的作用力變化跨度較大，這種好處就是能讓操作者比較明顯的感覺(jué)到檔位之間的變化。檔位之間的有效行程的跨度也較大。不易出現(xiàn)檔位的誤操作。其作用力最大值在5N左右，力度適合。操作者可以很輕松的操作按鍵。 綜上所述，B主動(dòng)開(kāi)關(guān)的測(cè)評(píng)結(jié)果較好，因此本次設(shè)計(jì)選用B主動(dòng)開(kāi)關(guān)。

28、 表2—6 三種電動(dòng)車窗主開(kāi)關(guān)參數(shù)對(duì)比表 A主電動(dòng)車窗開(kāi)關(guān) B主電動(dòng)車窗開(kāi)關(guān) C主電動(dòng)車窗開(kāi)關(guān) 俯 視 圖 側(cè) 視 圖 按 鍵 上 拉 按 鍵 下 按 上拉 最大值 第一檔3.47N 第二檔5.01N （ 相差1.54N ） 第一檔2.52N 第二檔5.06N （ 相差2.54N ） 第一檔2.54N 第二檔5.56N （ 相差3.02N ） 下按 最大值 第一檔4.82N 第二檔8.06N

29、（ 相差3.24N ） 第一檔3.82N 第二檔4.54N （ 相差0.72N ） 第一檔2.68N 第二檔4.05N （ 相差1.37N ） 上拉 行程 第一檔2mm 第二檔3.5mm （相差1.5 mm ） 第一檔1.5 mm 第二檔4 .0mm （相差2.5 mm ） 第一檔0.7 mm 第二檔1.6 mm （相差0.9mm ） 上拉 行程 第一檔1 mm 第二檔2 mm （相差1.0 mm ） 第一檔0.8 mm 第二檔2.8 mm （相差2 mm ） 第一檔0.64 mm 第二檔1.47 mm （相差0.83mm ） 外觀

30、尺寸 93.6443.7425.80mm 106.1040.8036.48mm 160.0044.7238.56mm 材料 ABS PBT-GF20 ABS PBT-GF30 ABS PBT-GF20 2.4 車窗電動(dòng)機(jī) 車窗電動(dòng)機(jī)作為電動(dòng)車窗系統(tǒng)的唯一執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其性能好壞直接影響到車窗系統(tǒng)的工作情況。尤其是運(yùn)用在汽車控制中，對(duì)其性能要求比較嚴(yán)格。電動(dòng)車窗上的電動(dòng)機(jī)是雙向的，按照種類不同分為永磁式直流電動(dòng)機(jī)和雙繞組串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)。本次選用的車窗電動(dòng)機(jī)是永磁式直流電動(dòng)機(jī)，其主要參數(shù)如表2—7所示。 表2—7 車窗電動(dòng)機(jī)性能參數(shù)表 第

31、3章 車窗系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 3.1 車窗系統(tǒng)的總體框架設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的電動(dòng)車窗控制電路結(jié)構(gòu)圖如圖3—1所示,車窗系統(tǒng)的主體控制單元是駕駛室的主電動(dòng)車窗開(kāi)關(guān)。實(shí)際的電路圖如圖3—2所示。 圖3—1 傳統(tǒng)電動(dòng)車窗控制電路結(jié)構(gòu)圖 圖3—2 傳統(tǒng)電動(dòng)車窗電路圖 傳統(tǒng)的電動(dòng)車窗系統(tǒng)雖然制造成本較低，但是在實(shí)際的線路連接上卻比較復(fù)雜，需要的連線比較多，導(dǎo)致車身上的線束截面積比較大。而通常情況下車窗開(kāi)關(guān)都安裝在車門扶手位置處，車門本身是需要經(jīng)?；顒?dòng)的，這種結(jié)果就使線束的安裝和鋪設(shè)比較困難，并且由于連線的數(shù)量較多導(dǎo)致系統(tǒng)本身的可靠性和穩(wěn)定性也不能得到很好的保證。其次，由于電路結(jié)構(gòu)的局限性使車

32、窗控制只能實(shí)現(xiàn)單一的上升和下降。在實(shí)際使用過(guò)程中容易出現(xiàn)在車窗自動(dòng)關(guān)閉過(guò)程中可能引起卡死、擠壓及傷人危險(xiǎn)等現(xiàn)象。最后，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)向改變是靠改變開(kāi)關(guān)的檔位來(lái)改變電機(jī)的極性，開(kāi)關(guān)本身承受的電流較大，這種結(jié)果容易導(dǎo)致開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)出現(xiàn)氧化，接觸不良的現(xiàn)象。 而在目前使用得比較多的車載網(wǎng)絡(luò)中可分為驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和舒適網(wǎng)絡(luò)。一般CAN協(xié)議用于驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，而LIN協(xié)議用于舒適網(wǎng)絡(luò)。相對(duì)于開(kāi)發(fā)高速CAN網(wǎng)絡(luò)所需要的成本較高，LIN網(wǎng)絡(luò)更適合用于性能要求不高的舒適網(wǎng)絡(luò)，于是在車門，車窗，車燈等部件中，引入了LIN總線，這樣既能滿足系統(tǒng)運(yùn)行的正常需要，又能使整車成本得以減少。此次車窗控制系統(tǒng)總體框架圖如圖3—3所示。

33、 圖 3—3 LIN總線控制車窗控制系統(tǒng)總體框架圖 當(dāng)駕駛員按下車窗按鍵開(kāi)關(guān)時(shí)，車窗開(kāi)關(guān)得到的電壓信號(hào)傳到主節(jié)點(diǎn)ECU內(nèi)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷，如果是主駕駛車窗的數(shù)據(jù)，那么主車窗ECU控制主車窗電機(jī)動(dòng)作，如果是其他車窗的開(kāi)關(guān)信號(hào)，主節(jié)點(diǎn)ECU將相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過(guò)LIN收發(fā)模塊發(fā)送到LIN總線上，其余的從節(jié)點(diǎn)ECU則檢測(cè)此時(shí)LIN總線上的數(shù)據(jù)，如果與自己的設(shè)置的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)則控制電機(jī)動(dòng)作。反之則不進(jìn)行操作。同時(shí)從節(jié)點(diǎn)ECU及時(shí)將工作狀態(tài)信息發(fā)送回主節(jié)點(diǎn)ECU，主節(jié)點(diǎn)ECU隨時(shí)診斷其他從節(jié)點(diǎn)的工作情況。在車窗升降過(guò)程中，智能功率驅(qū)動(dòng)器件MC33486通過(guò)監(jiān)測(cè)電機(jī)的電流變化，通過(guò)相關(guān)的防夾

34、算法實(shí)現(xiàn)車窗的防夾功能，實(shí)現(xiàn)了車窗系統(tǒng)的智能化控制過(guò)程，提高了駕駛員行車過(guò)程中的安全性和舒適性。在本次設(shè)計(jì)中，車窗控制系統(tǒng)采用了LIN總線協(xié)議構(gòu)建了車窗LIN總線網(wǎng)絡(luò)并使用了LINv2.1協(xié)議規(guī)范。 3.2 車窗控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 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(kāi)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(kāi)關(guān)有兩套，一主一從，可以控制每個(gè)車窗的升降。一般在主開(kāi)關(guān)上裝有斷路開(kāi)關(guān)，如果它斷開(kāi)，分開(kāi)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(guò)電子模塊控制對(duì)電機(jī)的過(guò)流、過(guò)壓以及過(guò)熱保護(hù)，而且當(dāng)玻璃

35、上升途中遇到障礙時(shí)會(huì)自動(dòng)識(shí)別而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，防止乘客夾傷，實(shí)現(xiàn)防夾功能。下面對(duì)本次設(shè)計(jì)的電子電路模塊給出了詳細(xì)說(shuō)明。 3.2.1 LIN節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 微處理器需要選擇帶有異步串行收發(fā)器模塊(UART)的微控制器和符合LINv2.1規(guī)范的收發(fā)器，因?yàn)樗鼪Q定了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)連接以及軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境等一系列的問(wèn)題。在汽車專用微控制器(MCU)領(lǐng)域，美國(guó)Mierochip(微芯)和Freescale(飛思卡爾)兩家公司的MCU針對(duì)LIN的數(shù)據(jù)收發(fā)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)，針對(duì)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(diǎn)微控制器的較好方案。本文選用Freescale公司的M

36、C9S08DZ60單片機(jī)和LIN物理層收發(fā)器MCZ33661芯片構(gòu)成節(jié)點(diǎn)的硬件。 MC9S08DZ60單片機(jī)提供了工業(yè)級(jí)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(gè)物理接口，可以為汽車和工業(yè)應(yīng)用捉供一個(gè)最高20Kbit/s的串行總線傳輸速率。LIN收發(fā)器MCZ33661芯片針對(duì)工作在汽車環(huán)境下的情況進(jìn)行了特別設(shè)計(jì)，符合LINv2.1總線規(guī)格。 圖3—4 LIN節(jié)點(diǎn)硬件電路圖 圖3—4顯示了LIN總線的節(jié)點(diǎn)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

37、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(shí)候起保護(hù)作用。因LIN總線為單主多從結(jié)構(gòu)，無(wú)需總線仲裁，由主節(jié)點(diǎn)控制總線訪問(wèn)，故對(duì)LIN主節(jié)點(diǎn)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(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)主節(jié)點(diǎn)的保護(hù)。圖中MCZ33661為MC9S08DZ60和LIN總線之間提供了一個(gè)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(hào)，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

38、收發(fā)器可以用硬件完成LIN報(bào)文幀的同步間隔場(chǎng)接收，并以中斷的方式告知單片機(jī)開(kāi)始接收總線的數(shù)據(jù)。LIN報(bào)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)。 3.2.2電源模塊設(shè)計(jì) 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(lái)供電，比如電子打火器，各類電子儀表，自動(dòng)車窗等，雖然是蓄電池，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(dòng)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)

39、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(duì) +12V轉(zhuǎn)+5V供電電路可以參考圖3—5電路。 圖3—5 +12V轉(zhuǎn)+5V電源轉(zhuǎn)換電路 穩(wěn)壓芯片LM2575是按照開(kāi)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(shí)，由電感的電磁感應(yīng)效應(yīng)形成的電壓給電路供電，此時(shí)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(shí)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。 3.2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì) 由于本

40、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(dòng)芯片，該芯片可外接兩個(gè)MOSFET管(這里選用P60N06，能夠輸出較大的工作電流驅(qū)動(dòng)電機(jī))組成一個(gè)H橋來(lái)實(shí)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，而且當(dāng)電壓高于28V時(shí)具有過(guò)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(shí)現(xiàn)車窗防夾功

41、能，達(dá)到了車窗電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)要求。其電路圖如圖3—6所示。 圖3—6電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 電機(jī)控制原理如下:初始狀態(tài)中，GLSI和GLsZ都同時(shí)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(shí)，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(shí)，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。 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)載電流成線性比例，Cur-R輸出電流再通過(guò)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

42、/D轉(zhuǎn)換和一些計(jì)算后就可以得到負(fù)載的真實(shí)電流。因此，監(jiān)測(cè)輸入到單片機(jī)端口的電壓就等同于監(jiān)測(cè)車窗運(yùn)動(dòng)中電機(jī)的電流。車窗上升過(guò)程、下降過(guò)程、上升遇到阻力過(guò)程中，經(jīng)過(guò)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(guò)電流采樣實(shí)時(shí)地反映到單片機(jī)中，其中為玻璃升降器的電機(jī)電流： 這個(gè)電流通過(guò)采樣電阻R8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： 將電壓進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換和一些計(jì)算后就可以得到負(fù)載的真實(shí)電流。因此，監(jiān)測(cè)輸入到單片機(jī)端口的電壓就等同于監(jiān)測(cè)車窗運(yùn)動(dòng)中電機(jī)的電流。車窗上升過(guò)程中遇到阻力時(shí)經(jīng)過(guò)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(guò)電流

43、采樣實(shí)時(shí)地反映到單片機(jī)中。 3.3 系統(tǒng)硬件抗干擾設(shè)計(jì) 目前汽車上電子裝備大量增加，而半導(dǎo)體邏輯器件對(duì)于電磁干擾相當(dāng)敏感，車載電器低電壓、大電流負(fù)載特性使其開(kāi)、關(guān)過(guò)程在供電線路上產(chǎn)生很多干擾，繼電器或電機(jī)等負(fù)載的開(kāi)關(guān)過(guò)程也能產(chǎn)生干擾汽車電子系統(tǒng)的瞬變電壓，還有一些其他等原因使得車載電子器件一直處在惡劣的電磁環(huán)境。為了保證車載網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)安全和可靠運(yùn)行，其必須具備良好的電磁兼容性(EMC)，所以進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮抗干擾的問(wèn)題。 電磁兼容性設(shè)計(jì)主要包括二個(gè)方面，即切斷電磁輻射進(jìn)入電子產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生相互干擾的通路，提高對(duì)電磁效應(yīng)敏感器件的質(zhì)量;從汽車電子系統(tǒng)的總體和電路設(shè)計(jì)方面采取措施對(duì)最

44、敏感的器件和部位進(jìn)行屏蔽保護(hù)。 這次車窗系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中的PCB主要采取了如下2個(gè)抗干擾措施： （1）在每個(gè)芯片輸入輸出端都加了相應(yīng)的旁路電容和去渦電容。旁路電容是為本地器件提供能量的儲(chǔ)能器件，它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化，降低負(fù)載需求。就像小型可充電電池一樣，旁路電容能夠被充電，并向器件進(jìn)行放電。為盡量減少阻抗，旁路電容要盡量靠近負(fù)載器件的供電電源管腳和地管腳。去渦電容有三個(gè)作用:一方面是本集成電路的蓄能電容，提供和吸收該集成電路開(kāi)門關(guān)門瞬間的充放電能;二是濾除該器件產(chǎn)生的高頻噪聲，切斷其通過(guò)供電回路進(jìn)行傳播的通路;三是防止電源攜帶的噪聲對(duì)電路構(gòu)成干擾。旁路是把輸入信號(hào)中的干擾作為濾除對(duì)象，

45、而去渦是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象，防止干擾信號(hào)返回電源。這是旁路電容和去禍電容的本質(zhì)區(qū)別。 （2）加粗了導(dǎo)線寬度，以減少導(dǎo)線上的電阻。同時(shí)，使電源線、地線的走向一致，這樣的措施也有助于加強(qiáng)電路板的抗干擾能力。 3.4 本章小結(jié) 在本章中，首先給出了車窗控制系統(tǒng)總體框架圖，然后給出了此次車窗控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案，包括詳細(xì)的LIN節(jié)點(diǎn)硬件原理設(shè)計(jì)、電源模塊設(shè)計(jì)、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)，最后介紹了此次硬件設(shè)計(jì)中采用的兩項(xiàng)有效防干擾措施。 第4章 LIN總線協(xié)議的研究 4.1 LIN總線特點(diǎn) LIN總線是一種低成本的串行通訊

46、網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制，LIN的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)(例如CAN總線)提供輔助功能。LIN總線協(xié)議建立在通用的UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)即異步串行通信)硬件接口上，實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，只要具有UART功能模塊的單片機(jī)都可以作為L(zhǎng)IN網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。在物理上僅使用一根12V信號(hào)線，采用單主多從的結(jié)構(gòu)，避免了總線報(bào)文的競(jìng)爭(zhēng)。通常情況下，一個(gè)LIN網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)數(shù)量不應(yīng)超過(guò)16，最大標(biāo)識(shí)符數(shù)量是64。否則，節(jié)點(diǎn)增加將減少網(wǎng)絡(luò)阻抗，會(huì)導(dǎo)致環(huán)境條件變差。用戶不需要改變現(xiàn)有的LIN從節(jié)點(diǎn)的軟件和硬件就可以在LIN網(wǎng)絡(luò)上增加節(jié)點(diǎn)。L

47、IN總線目標(biāo)是為現(xiàn)有的汽車網(wǎng)絡(luò)提供輔助功能，LIN網(wǎng)絡(luò)作為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充提高了汽車總體網(wǎng)絡(luò)的性能，降低了汽車電子控制裝置的開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)成本。在不需要CAN總線的帶寬和多功能的場(chǎng)合，比如車窗控制系統(tǒng)中智能傳感器和制動(dòng)裝置之間的通訊，使用LIN總線可大大節(jié)約成本。LIN總線的出現(xiàn)使得人們可以采用更低成本的解決方案來(lái)補(bǔ)充汽車高端CAN總線的不足。 LIN總線的主要特性有如下幾點(diǎn)： （1）單主多從結(jié)構(gòu)，無(wú)需總線仲裁，由主節(jié)點(diǎn)控制總線訪問(wèn)； （2）低成本單線12V數(shù)據(jù)傳輸，線的驅(qū)動(dòng)特性符合改進(jìn)的1509141標(biāo)準(zhǔn)； （3）基于通用的UART接口，幾乎所有微控制器都具備LIN必需的硬件；

48、 （4）從機(jī)節(jié)點(diǎn)不需石英或陶瓷諧振器可以實(shí)現(xiàn)自同步，減少了硬件成本； （5）傳輸速率最高達(dá)20Kbit/s； 從LIN協(xié)議通訊的角度來(lái)看，一個(gè)LIN網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)主機(jī)任務(wù)模塊(master task)和若干個(gè)從機(jī)任務(wù)模塊 (slave task)組成。主機(jī)節(jié)點(diǎn)中既有主機(jī)任務(wù)模塊又有從機(jī)任務(wù)模塊，其它節(jié)點(diǎn)都只有從機(jī)任務(wù)模塊。在LIN網(wǎng)絡(luò)中，由主機(jī)任務(wù)務(wù)模塊來(lái)決定什么時(shí)候在總線上傳輸什么報(bào)文幀，而從機(jī)任務(wù)模塊則提供每一幀需要傳送的數(shù)據(jù)。主機(jī)任務(wù)模塊和從機(jī)任務(wù)模塊都是幀處理層的組成部分。本次車窗控制系統(tǒng)以駕駛室側(cè)為主節(jié)點(diǎn)，其他的為從節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了車窗系統(tǒng)的LIN網(wǎng)絡(luò)。在車窗LIN網(wǎng)絡(luò)中，主節(jié)點(diǎn)的主

49、要功能是采集車窗升降信號(hào)，同時(shí)控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)起;從節(jié)點(diǎn)的主要功能是通過(guò)判斷由主節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的控制信息和本身所采集的狀態(tài)，控制相應(yīng)的車窗電機(jī)工作。 LIN總線最初是為汽車電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，也可用于工業(yè)控制或家用電子產(chǎn)品如洗衣機(jī)、冰箱中。對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用是在汽車中的聯(lián)合裝配單元，如車門、座椅、車燈、溫度傳感器等。對(duì)于這些成本較敏感的單元，LIN總線可以使這些器件很容易的連接到車載網(wǎng)絡(luò)中，并能得到十分方便的維護(hù)和服務(wù)。 4.2 LIN協(xié)議的研究 LIN協(xié)會(huì)于1998年由主要汽車制造商成立，主要目標(biāo)是定義和實(shí)現(xiàn)汽車使用的高品質(zhì)線性總線系統(tǒng)的低成本、開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)。LIN協(xié)會(huì)在1999年7

50、月發(fā)布了最初的LINvl.0版本。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO/OSI參考模型，LIN總線具有規(guī)范的分層結(jié)構(gòu)，它定義了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和傳輸層的協(xié)議規(guī)范。物理層定義了LIN總線傳輸媒介的物理特性、總線驅(qū)動(dòng)和接收特性、位速率誤差和位定時(shí)和同步等。數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀接收和錯(cuò)誤檢測(cè)、波特率計(jì)算以及數(shù)據(jù)的包裝/解包，負(fù)責(zé)報(bào)文過(guò)濾和恢復(fù)管理等功能。傳輸層實(shí)現(xiàn)了單幀或多幀數(shù)據(jù)傳輸，在應(yīng)用層和數(shù)據(jù)鏈路層之間翻譯數(shù)據(jù)幀，傳輸診斷請(qǐng)求和響應(yīng)，提供外部總線的診斷接口，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)配置、識(shí)別和診斷。其中數(shù)據(jù)鏈路層是LIN協(xié)議的核心，負(fù)責(zé)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)幀，處理信號(hào)的組幀和解幀，如圖4—1所示。 圖4—1 LIN總線分

51、層結(jié)構(gòu)圖 LINv2.1總線規(guī)范包括了3個(gè)主要部分：LINv2.1協(xié)議規(guī)范——介紹了LIN的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和傳輸層的協(xié)議規(guī)范 。LIN_API操作規(guī)程建議——介紹了網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序之間的接口；LIN配置語(yǔ)言規(guī)范——介紹了LIN配置文件的格式，用于配置整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。其中， LIN_API又可以被劃分為以下三個(gè)部分，LIN核心API、LIN節(jié)點(diǎn)的配置和識(shí)別API以及LIN傳輸層API(可選)。 報(bào)文傳輸是由報(bào)文幀的格式形成和控制。報(bào)文幀由主機(jī)任務(wù)向從機(jī)任務(wù)傳送同步和標(biāo)識(shí)符信息，并將一個(gè)從機(jī)任務(wù)的信息傳送到所有其他從機(jī)任務(wù)。主機(jī)任務(wù)位于主機(jī)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部，它負(fù)責(zé)報(bào)文的進(jìn)度表、發(fā)送報(bào)文頭(HEADER

52、)。從機(jī)任務(wù)位于所有的(即主機(jī)和從機(jī))節(jié)點(diǎn)中，其中一個(gè)(主機(jī)節(jié)點(diǎn)或從機(jī)節(jié)點(diǎn))發(fā)送報(bào)文的響應(yīng)(RESPONSE)。 4.3 報(bào)文幀結(jié)構(gòu) 一個(gè)報(bào)文幀的結(jié)構(gòu)如圖4—2所示，由一個(gè)幀頭(由主機(jī)任務(wù)模塊提供)和一個(gè)響應(yīng)幀(由從機(jī)任務(wù)模塊提供)組成。幀頭包括一個(gè)同步間隔場(chǎng) (SYNCHBREAK FIELD)、一個(gè)同步場(chǎng) (SYNCH FIELD)、和一個(gè)標(biāo)識(shí)符場(chǎng) (IDENT FIELD)。報(bào)文幀的用途由標(biāo)識(shí)符唯一定義，約定的從機(jī)任務(wù)根據(jù)標(biāo)識(shí)符提供相關(guān)的響應(yīng)幀并發(fā)送到總線上。響應(yīng)幀由2，4或8字節(jié)的數(shù)據(jù)場(chǎng)(DATA FIELD)和一個(gè)驗(yàn)和場(chǎng) (CHECKSUM FIELD)即3到9個(gè)字節(jié)場(chǎng)組成。報(bào)文

53、幀的報(bào)文頭和響應(yīng)是由一個(gè)幀內(nèi)響應(yīng)空間分隔，最小的字節(jié)間空間和幀內(nèi)響應(yīng)空間是0。 圖4—2 LIN報(bào)文幀結(jié)構(gòu) 同步間隔場(chǎng)是報(bào)文幀的第一個(gè)場(chǎng)，由主機(jī)任務(wù)發(fā)送。它使所有的從機(jī)任務(wù)與總線時(shí)鐘信號(hào)同步。同步間隔場(chǎng)由兩個(gè)不同的部分組成。第一個(gè)部分是大約持續(xù)13個(gè)位定時(shí)的顯性總線電平，接著的第二部分是1個(gè)位定時(shí)的隱性電平，作為同步界定符。第二個(gè)場(chǎng)允許用來(lái)檢測(cè)接下來(lái)的同步場(chǎng)的起始位，具體的結(jié)構(gòu)如下圖4—3所示。 圖4—3 同步間隔場(chǎng)結(jié)構(gòu) 同步場(chǎng)包含了時(shí)鐘的同步信息。同步場(chǎng)的格式是“0x55”，表現(xiàn)在8個(gè)位定時(shí)中有5個(gè)下降沿(即：“隱性”跳變到“顯性”的邊沿)，如圖4—4所示。 圖4—

54、4 同步場(chǎng)結(jié)構(gòu) 標(biāo)識(shí)符場(chǎng)定義了報(bào)文的內(nèi)容和長(zhǎng)度。其中，內(nèi)容是由6個(gè)標(biāo)識(shí)符位和兩個(gè)ID奇偶校驗(yàn)位表示，如圖4—5所示。標(biāo)識(shí)符位的第4和第5位(ID4和ID5)定義了報(bào)文的數(shù)據(jù)場(chǎng)數(shù)量Ndata，見(jiàn)圖4—6。這將把64個(gè)標(biāo)識(shí)符分成4個(gè)小組，每組16個(gè)標(biāo)識(shí)符這些標(biāo)識(shí)符分別有2，4和8個(gè)數(shù)據(jù)場(chǎng)。 圖4—5 標(biāo)識(shí)符場(chǎng)結(jié)構(gòu) 標(biāo)識(shí)符有同樣的ID位ID0~ID3，但有不同的長(zhǎng)度代碼ID4、ID5，可以表示不同的報(bào)文。標(biāo)識(shí)符的奇偶校驗(yàn)位通過(guò)下面的混合奇偶算法計(jì)算： 這種情況下，不可能所有的位都是隱性或顯性。數(shù)據(jù)場(chǎng)通過(guò)報(bào)文幀傳輸，由多個(gè)8位數(shù)據(jù)的字節(jié)場(chǎng)組成。傳輸由最低位(LSB)開(kāi)始。 校

55、驗(yàn)和場(chǎng)是數(shù)據(jù)場(chǎng)所有字節(jié)的和的反碼。和按“帶進(jìn)位加(ADDC)”方式計(jì)算，每個(gè)進(jìn)位都被加到本次結(jié)果的最低位(LSB)。這就保證了數(shù)據(jù)字節(jié)的可靠性。所有數(shù)據(jù)字節(jié)的和的補(bǔ)碼與校驗(yàn)和字節(jié)之加的和必須是“0xFF”。 圖4—6 報(bào)文幀中控制數(shù)據(jù)場(chǎng)數(shù)量 報(bào)文在總線上發(fā)送的信息有長(zhǎng)度可選的固定格式。每個(gè)報(bào)文幀都用一個(gè)分隔信號(hào)起始接著是一個(gè)同步場(chǎng)和一個(gè)標(biāo)識(shí)符場(chǎng)，這些都由主機(jī)任務(wù)發(fā)送。從機(jī)任務(wù)則是發(fā)回?cái)?shù)據(jù)場(chǎng)和校驗(yàn)場(chǎng)。通過(guò)主機(jī)控制單元中的從機(jī)任務(wù)數(shù)據(jù)可以被主機(jī)控制單元發(fā)送到任何從機(jī)控制單元。相應(yīng)的主機(jī)報(bào)文ID可以觸發(fā)從機(jī)—從機(jī)的通信。這樣的通訊機(jī)制帶來(lái)了非常理想的效果： （1）系統(tǒng)靈活性：不需要改變

56、任何其他從機(jī)節(jié)點(diǎn)的軟件或硬件，就可以在LIN網(wǎng)絡(luò)中直接添加節(jié)點(diǎn)。 （2）報(bào)文路由：報(bào)文的內(nèi)容由識(shí)別符命名。識(shí)別符不指出報(bào)文的目的地，但解釋數(shù)據(jù)的含義。最大的標(biāo)識(shí)符數(shù)量是64，其中4個(gè)保留用于專用的通訊，譬如軟件升級(jí)或診斷。 （3）多播:由于引入了報(bào)文濾波的概念，任何數(shù)目的節(jié)點(diǎn)都可以同時(shí)接收?qǐng)?bào)文，并同時(shí)對(duì)此報(bào)文做出反應(yīng)。報(bào)文濾波是基于整個(gè)標(biāo)識(shí)符的，用戶必須通過(guò)網(wǎng)絡(luò)配置來(lái)保證:每一個(gè)從機(jī)任務(wù)對(duì)應(yīng)一個(gè)傳送標(biāo)識(shí)符。對(duì)于在總線傳輸?shù)膱?bào)文，任何節(jié)點(diǎn)都可以同時(shí)檢測(cè)到報(bào)文，并同時(shí)對(duì)此報(bào)文做出反應(yīng)。如果直到幀的結(jié)尾都沒(méi)有檢測(cè)到錯(cuò)誤，這個(gè)報(bào)文對(duì)發(fā)送器和接收器都有效。如果報(bào)文發(fā)生錯(cuò)誤，則主機(jī)和從機(jī)任務(wù)都認(rèn)為

57、該報(bào)文沒(méi)有發(fā)送。應(yīng)當(dāng)注意的地方是:主機(jī)任務(wù)和從機(jī)任務(wù)在發(fā)送和接收到一個(gè)錯(cuò)誤報(bào)文時(shí)所采取的措施并沒(méi)有在協(xié)議規(guī)范中定義。像主機(jī)重新發(fā)送或從機(jī)的后退操作都由應(yīng)用的要求來(lái)決定，而且要在應(yīng)用層中說(shuō)明。在總線上傳送的事件信息也可能丟失，而且這個(gè)丟失不能被檢測(cè)到。 LIN協(xié)議規(guī)范共定義了6個(gè)不同的報(bào)文錯(cuò)誤類型，介紹如下： （1）位錯(cuò)誤：向總線發(fā)送一個(gè)位的單元同時(shí)也在監(jiān)控總線。當(dāng)監(jiān)控到的位的值和發(fā)送的位的值不同時(shí)，則在這個(gè)位定時(shí)檢測(cè)到一個(gè)位錯(cuò)誤。 （2）校驗(yàn)和錯(cuò)誤：所有數(shù)據(jù)字節(jié)的和的補(bǔ)碼與校驗(yàn)和字節(jié)之加的和不足“0xFF”時(shí)，則檢測(cè)到一個(gè)校驗(yàn)和錯(cuò)誤。 （3）標(biāo)識(shí)符奇偶錯(cuò)誤：標(biāo)識(shí)符的奇偶錯(cuò)誤(即

58、錯(cuò)誤的標(biāo)識(shí)符)不會(huì)被標(biāo)出。通常LIN從機(jī)應(yīng)用不能區(qū)分一個(gè)未知但有效的標(biāo)識(shí)符和一個(gè)錯(cuò)誤的標(biāo)識(shí)符。然而，所有的從機(jī)節(jié)點(diǎn)都能區(qū)分ID場(chǎng)中8位都己知的標(biāo)識(shí)符和一個(gè)已知但錯(cuò)誤的標(biāo)識(shí)符。 （4）從機(jī)不響應(yīng)錯(cuò)誤：如果任何從機(jī)任務(wù)在發(fā)送同步間隔場(chǎng)和標(biāo)識(shí)符場(chǎng)時(shí)在最大長(zhǎng)度時(shí)間中沒(méi)有完成報(bào)文幀的發(fā)送，則產(chǎn)生一個(gè)不響應(yīng)錯(cuò)誤。 （5）同步場(chǎng)不一致錯(cuò)誤：當(dāng)從機(jī)檢測(cè)到同步場(chǎng)的邊沿在給出的容差外，則檢測(cè)到一個(gè)同步場(chǎng)不一致錯(cuò)誤。 （6）沒(méi)有總線活動(dòng)：如果在接收到最后一個(gè)有效信息后，在總線空閑時(shí)間內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到有效的同步間隔場(chǎng)或字節(jié)場(chǎng)，則檢測(cè)到一個(gè)沒(méi)有總線活動(dòng)條件。 4.4 本章小結(jié) 在本章中分析了2006年LIN

59、協(xié)會(huì)通過(guò)的LIN總線協(xié)議規(guī)范 (v2.1)，介紹了LIN協(xié)議中的一些基本概念，報(bào)文通信的工作過(guò)程，報(bào)文幀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，報(bào)文的通訊機(jī)制和LIN協(xié)議規(guī)范中的錯(cuò)誤類型。 第5章 車窗系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 5.1 報(bào)文內(nèi)容定義 在本次LIN通信中，設(shè)置的傳輸速率為9600bits,數(shù)據(jù)場(chǎng)為8個(gè)字節(jié)，雖然實(shí)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(chǎng)字節(jié)設(shè)置為最大的8個(gè)字節(jié)。在本次通信中只用到了兩個(gè)字節(jié)的定義。一個(gè)字節(jié)用于車窗控制定義，一個(gè)字節(jié)用于狀態(tài)診斷檢測(cè)。其具體字節(jié)定義如下： Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit

60、3 Bit2 Bit1 Bit0 —— —— —— —— 0：車窗不動(dòng)作 0：電機(jī)正轉(zhuǎn) 0：自動(dòng)升降 0：上升 —— —— —— —— 1：車窗動(dòng)作 1：電機(jī)反轉(zhuǎn) 1：手動(dòng)升降 1：下降 其中只有當(dāng)Bit3=1時(shí)，后面的Bit2 、Bit1、Bit0位才有意義，否則Bit2 、Bit1、Bit0位的功能定義無(wú)效。 在本次設(shè)計(jì)中，車窗診斷報(bào)文數(shù)據(jù)字節(jié)只籠統(tǒng)的定義了兩個(gè)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(shí)際設(shè)計(jì)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(dòng)電路的情況，報(bào)文頭傳輸?shù)那闆r等等。由于其中涉及到內(nèi)容較

61、多，本次設(shè)計(jì)不作介紹。 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 —— —— —— —— —— —— 0數(shù)據(jù)傳輸正確 0：車窗工作正常 —— —— —— —— —— —— 1數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤 1：車窗工作不正常 在LIN通信中最重要的標(biāo)識(shí)符場(chǎng)（ID場(chǎng)）的定義有嚴(yán)格的規(guī)定，按照上面對(duì)標(biāo)識(shí)符場(chǎng)的介紹對(duì)四個(gè)車窗的ID進(jìn)行了如下定義: ID0 ID1 ID2 ID3 ID4 ID5 P0 P1 結(jié)果 主節(jié)點(diǎn) 1 0 0 0 1 1 1 0 8E 從節(jié)點(diǎn)1 0

62、 1 0 0 1 1 0 1 4D 從節(jié)點(diǎn)2 0 0 1 0 1 1 0 0 2C 從節(jié)點(diǎn)3 0 0 0 1 1 1 0 1 1D 由上得各節(jié)點(diǎn)的ID如下駕駛室車窗主節(jié)點(diǎn)ID=0x8E；副駕駛室從節(jié)點(diǎn)ID=0x4D； 左后窗從節(jié)點(diǎn)ID=0x2C；右后窗從節(jié)點(diǎn)ID=0x1D。 5.2 LIN節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì) 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(gè)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(shí)現(xiàn)。本次車窗系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括兩個(gè)部分:車窗LIN主機(jī)節(jié)點(diǎn)和車窗LIN從機(jī)節(jié)點(diǎn)。參照車窗控制LDF文件，本文詳細(xì)說(shuō)明了LIN總線主節(jié)

63、點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的軟件編寫。 主程序入口 主節(jié)點(diǎn)初始化 是否需要數(shù)據(jù)傳輸 發(fā)送報(bào)文頭 是否為發(fā)送標(biāo)識(shí)符 發(fā)送從機(jī)任務(wù)控制命令數(shù)據(jù) 接收從節(jié)點(diǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù) 分析從節(jié)點(diǎn)狀態(tài) 是否發(fā)現(xiàn)從節(jié)點(diǎn)故障 故障提示 圖5—1 LIN主機(jī)節(jié)點(diǎn)軟件流程圖 車窗LIN主機(jī)節(jié)點(diǎn)的軟件流程圖如圖3-1所示。首先，主節(jié)點(diǎn)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(diǎn)ECU檢測(cè)到主電動(dòng)車窗開(kāi)關(guān)狀態(tài)后，就向總線發(fā)送消息。此時(shí)主節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)LIN報(bào)文幀的發(fā)送，先發(fā)送主機(jī)任務(wù)（即報(bào)文頭），然后延時(shí)幀內(nèi)響應(yīng)間隔規(guī)定的時(shí)間后，再啟動(dòng)從機(jī)任務(wù)（即響應(yīng)）發(fā)送。相應(yīng)標(biāo)識(shí)符的從節(jié)

64、點(diǎn)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(kāi)、關(guān)閉車窗等。主節(jié)點(diǎn)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(huì)取消這一次發(fā)送，重新啟動(dòng)新的發(fā)送過(guò)程。如果從節(jié)點(diǎn)接收?qǐng)?bào)文后，產(chǎn)生了位錯(cuò)誤、校驗(yàn)和錯(cuò)誤、標(biāo)識(shí)符奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤，從節(jié)點(diǎn)就認(rèn)為沒(méi)有收到任務(wù)幀。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)總線診斷主機(jī)任務(wù)后，從節(jié)點(diǎn)的從機(jī)任務(wù)以診斷信息告知主節(jié)點(diǎn)己經(jīng)發(fā)生錯(cuò)誤。 LIN主機(jī)節(jié)點(diǎn)軟件流程圖考慮了車窗整體執(zhí)行動(dòng)作的一致性與總線信號(hào)傳輸之間的關(guān)系。任何一個(gè)車窗當(dāng)輸入信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，先將此信號(hào)通過(guò)LIN總線傳輸?shù)狡渌?jié)點(diǎn)上，再同步執(zhí)行該輸入信號(hào)所要求的動(dòng)作。LIN從機(jī)節(jié)點(diǎn)則需要將本地節(jié)點(diǎn)的診斷信息實(shí)時(shí)地發(fā)送給車窗L

65、IN主機(jī)節(jié)點(diǎn)。這樣，LIN主節(jié)點(diǎn)就可以實(shí)時(shí)地接收LIN從機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)。 LIN協(xié)議采用了標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口，軟件的實(shí)現(xiàn)要嚴(yán)格遵守協(xié)議的規(guī)定。通常LIN實(shí)現(xiàn)采用LIN規(guī)范規(guī)定的 API(Applieation Program Interfaee)應(yīng)用程序接口， LIN _API是LIN網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序之間的接口。 LIN_API是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)軟件層，它在用戶為任意的ECU建立應(yīng)用程序時(shí)，隱藏了LIN網(wǎng)絡(luò)配置的詳細(xì)情況(例如:信號(hào)如何映射到相應(yīng)的幀)，所以它提供了一個(gè)API給用戶，這個(gè)API著重于LIN網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)傳輸。 車窗LIN從機(jī)節(jié)點(diǎn)軟件流程圖如圖3—2所示。從主機(jī)節(jié)點(diǎn)的軟件流程圖可以

66、得知，當(dāng)信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，主機(jī)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)LIN報(bào)文的發(fā)送，LIN從機(jī)節(jié)點(diǎn)需要實(shí)時(shí)地進(jìn)行相關(guān)信息報(bào)文的發(fā)送。這樣，對(duì)于LIN從機(jī)節(jié)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)與主機(jī)節(jié)點(diǎn)基本相同，我們需要在等待接收LIN主機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文的時(shí)間內(nèi)處理本地節(jié)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)函數(shù)以及本地LIN報(bào)文的發(fā)送等工作。 主程序入口 從節(jié)點(diǎn)初始化 是否收到主節(jié)點(diǎn)控制報(bào)文頭信息 分析報(bào)文頭信息內(nèi)容 分析主節(jié)點(diǎn)診斷信息 向總線發(fā)送從節(jié)點(diǎn)診斷結(jié)果 執(zhí)行相應(yīng)的從機(jī)任務(wù)命令動(dòng)作 圖5—2 LIN從機(jī)節(jié)點(diǎn)軟件流程圖 5.3 車窗電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制算法 啟動(dòng)是指直流電動(dòng)機(jī)由靜止達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過(guò)程。若直接啟動(dòng)給電動(dòng)機(jī)加上U額，則啟動(dòng)電流很大，會(huì)帶來(lái)強(qiáng)烈的火花現(xiàn)象，電流正比于轉(zhuǎn)矩，過(guò)大的轉(zhuǎn)矩帶來(lái)很大的沖擊，電壓波動(dòng)影響供電的穩(wěn)定性。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，電機(jī)啟動(dòng)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(gè)脈沖共5ms時(shí)間，lO段啟動(dòng)時(shí)間一共50 ms。在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，采取這種啟動(dòng)方式，啟動(dòng)比較平穩(wěn)，啟動(dòng)快速性較好。在車窗啟動(dòng)的這段時(shí)間里，電機(jī)的電流變化比較大，無(wú)法通過(guò)監(jiān)測(cè)電