采用CAN总线的轿车车窗智能控制系统实现原理

3 系统硬件设计

系统左前节点单元除具有全局控制外，其余节点单元只负责控制本地车窗，硬件设计仅多一个按键K4，主要在于软件设计。该系统设计的控制电路不仅支持节点单元间的CAN总线通信，还要检测压电传感器和负载电流等模拟量，判断各种逻辑，通过驱动器实现控制功能。

该系统采用片内含有CAN控制器的P8xC591作为节点单元主控制器。P8xC591采用强大的80C51指令集；内部集成有SJAl000 CAN控制器的PeliCAN功能；全静态内核提供了扩展的节电方式：振荡器停止和恢复而不丢失数据；改进的1：l内部时钟分频器在12 MHz外部时钟频率时实现500ns指令周期。

控制器P8xC2591读取按键信息，驱动车窗电机按预先编制的软件指令运行，同时监测传感器的输出电压和负载电流，作为车窗在上升(下降)过程中与障碍物夹持时的逻辑判断，然后驱动电机。为了防止车窗玻璃上升到顶部或下降到底部时，电动机受到冲击堵转而降低电动车窗机械的使用寿命，该系统设计具有软停止功能，并且手动或自动上升、下降时都有此功能。当玻璃上升(下降)快到顶(底)部时，在上升软停止点切断电动机的电源使其停止工作，通过电动机的惯性使玻璃上升(下降)到顶(底)部。

各节点单元相关命令和状态通过CAN控制器以报文格式由CAN总线完成与其他节点单元信息间的传输和共享。系统节点单元硬件设计框图如图3所示。

电机驱动电路采用汽车电子专用的电机驱动器MC33486。该器件带有两个双高端开关和两个预驱动低端开关，其低端开关可外接两个MOSFET管，可连续输出10 A的电流。同时能够采集电机电流，利用它反馈给单片机A／D转换采样模块得到电机电流值，完成电机控制，实现车窗堵转和防夹功能。系统通过滤波电容降低噪声的耦合，收发器PCA82C250与CAN总线之间加接光电隔离器6N137，采用DC—DC变换器隔离电源，总线两端接终端电阻以消除反射信号。

4 系统软件设计

系统软件设计目主要包括CAN控制器初始化、节点发送接收报文和主控程序3个模块。

4．1 CAN控制器初始化

CAN控制器上电或硬件复位后必须初始化，包括操作模式、验收滤波器、总线位定时、中断和配置TXDC输出引脚。

4．2 节点发送／接收报文

报文的发送由CAN控制器遵循CAN协议规范自动完成。首先CPU必须将待发送的数据按特定格式组合成一帧报文，进入CAN控制发送缓冲器中，并置位命令寄存器中的发送请求标志，发送处理可通过中断请求或查询状态标志进行控制。其发送程序分发送远程帧和数据帧两种，远程帧无数据场。

报文的接收程序负责节点报文的接收以及总线关闭、错误报警、接收溢出等其他情况处理。报文的收发主要有中断接收方式和查询接收方式。软件设计采用报文接收的查询中断控制方式和报文发送的中断控制方式。报文的发送／接收程序流程如图4所示。