can通信模块的硬件设计

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1、[摘要]本文介绍了汽车电子控制系统单元的控制模块、CAN 通信模块的硬件设计及软件分析，给出了带ARM7 内核的实例。[关键词] ARM CAN 汽车总线Abstract: The system control unit of the car electric is introduced， including the design of control module and communication module. An application with ARM7 unit is given.Key words: A

2、RM CAN Car-Bus    随着电子控制系统单元（ECU）在汽车上的广泛应用，汽车电子化程度越来越高。电控系统的增加虽然提高了汽车的动力性、经济性和舒适性，但随之增加的复杂电路，必然导致车身布线庞大而且复杂，安装空间短缺。同时，为了提高电控单元信息利用率，要求大批的数据信息能在不同的电子单元间共享，汽车综合控制系统中大量的控制信号也需要实时交换，不同功能电子控制系统单元间的数据通信变得越来越重要。因此对电子控制系统单元的设计提出了越来越高的要求，不仅要求通信网络应具有通信速率高、准确、可靠性高的特点，同时要求控

3、制模块上应具有控制实效性高、空间小等优点。    本文基于CAN 总线技术，研制了应用于汽车网络系统中的电子控制系统单元。1 电子控制系统单元CAN 通信模块的设计    根据CAN 通信原理，电子控制系统单元CAN 通信模块硬件主要由CAN 控制器、CAN驱动器及中心微处理器构成。传统的CAN 通信模块采用51 系列的单片机作为中心处理器，SJA1000 作为CAN 控制器，PCA82C250 作为CAN 驱动器。这种方案选用硅片多，所占空间大，外围接口扩展局限，同时功耗高。为此，在本设计中，我们采用内嵌有CAN 控

4、制器的LPC2119 和TJA1050 总线驱动器构成电子控制系统单元的CAN 通信模块。CAN 通信模块硬件图如图1 所示。    LPC2119 内带有ARM7 内核，具有封装小、功耗低、多个32 位定时器、4 路10 位ADC、2 路CAN 以及多达9 个外部中断等优点。TJA1050 是Philips 公司生产的，用以替代PCA82C250 的高速CAN 总线驱动器。该器件提供了CAN 控制器与物理总线之间的接口以及对CAN 总线的差动发送和接收功能。对于由“弱”终端构成的端节点，TJA1050 外围的电阻和电

5、容能改善系统的EMC 性能。实践证明，采用LPC2119 和TJA1050 构造CAN 通信模块，外围扩展能力强，空间小，同时改进电磁辐射（EME）性能和抗电磁干扰（EMI）性能。2 电子控制系统单元控制模块的设计    传统的“蜘蛛网式”控制模块，电路复杂，维修难度高。本设计中，我们采用功率模块、人机通信模块、状态量输入模块的结合，构造出电子控制系统单元控制模块，提高了整个系统的可观性和实效性。控制模块硬件图如图2 所示。2.1 功率模块    考虑到汽车功率负载大及LPC2119 的I/O 口驱动的局限，系统中采用

6、功率模块作为中心微处理器与功率负载之间的桥梁。    设计中，我们采用摩托罗拉公司生产的MC33888 功率器件控制远光灯、近光灯、倒车灯、刹车灯。MC33888 内部集成有四路高端灯驱动器和8 路继电器或发光二极管驱动器，是一个可控制网络，具有在板诊断、与微控制器通信报错能力及故障软化等优点。考虑到车内灯和示廊灯的功率相对比较大，我们采用MC33487 功率器件进行控制。MC33487 内部集成两路带有电流感应的20 毫欧姆高端驱动器，电流输出4.5A。    感性负载以及大电流的短路保护是整个设计的难点。MC338

7、87 具有功耗低、等待模式下电流25 微安、输出电流超过8 安的短路关断等优点，所以系统采用MC33887 功率器件对电机、锁、天线、洗涤泵进行控制。2.2 人机通信模块    为了提高驾驶员和乘客的舒适性、安全性，整个系统必须在人和机器之间建立良好的人机通信模块。BC7281、键盘模块及外围的LED 之间的结合，构造出人机通信模块。BC7281是比高公司推出的16 位数码管显示及键盘接口专用芯片。该芯片通过外接移位寄存器（74HC164、74LS595 等）可控制16 位数码管或者128 只独立的LED。BC7281

8、 的驱动输出极性及输出时序均可通过软件进行控制，从而和各种驱动电路配合，适合任何尺寸的数码管。    通过人机通信模块，人的意识能够为机器所识别，同时机器也可以将一些相应的状态信息反馈到LED 或者LCD 上，达到人机通信的可视化效果。2 3 状态量输入模块    状态量输入模块主要是将一些人为操作的效果（如大灯开关、转向灯开关）