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基于CAN总线和PIC单片机的汽车开关电器盒设计

作者:时间:2013-09-30来源:网络收藏

摘 要:以Microchip公司的18F45K80芯片为核心,给出了具有低成本。高扩展性的实用型多功能汽车盒的设计方法。该盒除了具有对汽车启动过程和行驶状态参数实时监测的功能外,与其他同类产品相比,还更加注重产品的实用性和扩展性,同时具备与汽车其他设备进行通信的特有功能。

  0 引 言

  随着现代汽车工业技术的不断发展进步,车上安装的电子设备在不断增加,从而使汽车综合控制系统中,有大量控制信号需要进行实时交换。CAN 总线作为一种可靠的汽车计算机网络总线,已经被广泛地推广到汽车控制系统的各个应用领域。将CAN 总线技术应用到汽车盒中,可使得各汽车计算机控制单元能够通过CAN 总线得到开关电器盒中的工作数据,又能对开关电器盒的各个继电器进行精准的控制,从而达到减少汽车线束、提高通信可靠性、降低系统成本、避免系统功能重复、提高系统工作效率的目的。

  1 汽车开关电器盒设计方案

  本开关电器盒采用的是基于Microchip 公司生产的18F45K80 芯片作为主芯片的设计方案。该芯片不仅具有一般所具有的全部功能,还集成有硬件CAN 协议模块,芯片内部即可完成CAN 总线通信。采用本方案具有以下几点优势:其一是硬件集成了CAN 协议模块,无需外接芯片,从而降低了产品制造成本;二是无需编写SPI 接口驱动,缩短了开发周期,提高了产品竞争力;三是本系统使用主流 芯片,具有强大的可扩展性,程序可移植性高。

  PIC18F45K80 为主控制芯片,负责系统的综合事务处理。

  系统功能主要分为四大部分,分别是模拟信号采样。数字信号采集。控制信号输出和CAN 模块通信。模拟信号的采集包括电源电压采样。温度传感器和电流传感器采样。数字信号采集各个熔断保险丝的通断。控制信号的输出是对整车电源继电器K1。启动电源继电器K2。启动电机继电器K3 的控制。CAN模块通信是通过CAN 接口芯片与车上的其他设备进行通信,也是本系统研究的重点。图1 所示是本系统的整体框图。

  基于CAN总线和PIC单片机的汽车开关电器盒设计

  2 汽车开关电器盒的硬件设计

  2.1 系统主处理器PIC18F45K880

  PIC18F45K80 系列是Microchip 的PIC18F8680。PIC18F4680 和PIC18F4580 增强型CAN 系列产品的低成本扩展产品。该工作电压范围宽,为1。8~5。5 V,且片上内置3。3 V 稳压器, 可作为电源基准电压。工作温度范围大:-40~+125 ℃,适合汽车工作环境。工作速度最高达64 MHz,具有最大64 KB 的片内闪存程序存储器,1 024 字节的数据EEPROM,3。6 KB 的通用寄存器(SRAM)。设有2 个内部振荡器:INTRC (31 kHz) 和INTOSC(16 MHz)。带扩展的看门狗定时器(WatchdogTimer, WDT),可编程周期为4 ms~131 s。

  PIC18F45K80 包含一个增强型控制器局域网(EnhancedController Area Network ,ECAN) 模块。 ECAN 总线模块符合ISO 11898-1 规范。具有3 种工作模式:传统模式( 与现有PIC18CXX8/FXX8 CAN 模块完全向下兼容)。增强模式。FIFO 模式或可编程发送/ 接收缓冲区。报文比特率最高可达1 Mb/s,具有6 个缓冲区可用作接收和发送报文缓冲区,3 个带有优先级的发送报文缓冲区,2 个接收报文缓冲区和1 个接收报文组合缓冲区。

  2.2 CAN 接口电路模块设计与实现

  本开关电器盒采用的是恩智浦半导体公司CAN 总线收发器芯片TJA1050 作为CAN 协议控制器和物理总线之间的接口。

  TJA1050 可以为总线提供不同的发送性能,为CAN 控制器提供不同的接收性能。TJA1050 完全符


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