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: ARM CAN Car-Bus    

2、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

3、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

4、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（EM

5、E）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

6、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。MC33887 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，

7、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 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

8、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）