基于CAN總線EPB駐車(chē)電流采集節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與研究

 摘要：提出了利用AD574A并結(jié)合軟件解算的駐車(chē)電流的采集節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，該節(jié)點(diǎn)利用SJA1000 CAN收發(fā)器有效實(shí)現(xiàn)了車(chē)速信息經(jīng)CAN總線向中央控制ECU的傳輸。仿真分析實(shí)驗(yàn)(或車(chē)架實(shí)驗(yàn))證明，電流采集能夠準(zhǔn)確完成駐車(chē)電流的采集，并實(shí)現(xiàn)基于CAN總線的信息傳輸。

關(guān)鍵詞：電子駐車(chē)系統(tǒng);CAN總線;電流采集;中央控制節(jié)點(diǎn)

電子駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)(EPB)指將行車(chē)過(guò)程中的臨時(shí)性制動(dòng)和停車(chē)后的長(zhǎng)時(shí)性制動(dòng)功能整合在一起，并且由電子控制方式實(shí)現(xiàn)停車(chē)制動(dòng)的技術(shù)。為了能夠獲取各車(chē)輛已施加的理論駐車(chē)壓力，并監(jiān)控各車(chē)輛一體化執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)，防止駐車(chē)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作在大電流狀態(tài)，防止駐車(chē)電機(jī)過(guò)熱燒毀，EPB一般配有駐車(chē)車(chē)電流采集節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)CAN總線將駐車(chē)電流發(fā)送給中央控制節(jié)點(diǎn)(ECU)。文中主要介紹了基于AD574A的駐車(chē)電流采集節(jié)點(diǎn)的接口設(shè)置、采集方法及軟件設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

駐車(chē)電流采集節(jié)點(diǎn)的硬件電路設(shè)計(jì)包括CAN總線通訊電路設(shè)計(jì)與車(chē)速采集電路設(shè)計(jì)兩部分，如圖1所示。

1)CAN總線通訊電路設(shè)計(jì)

CAN總線通訊電路設(shè)計(jì)時(shí)，CAN控制器使用由廣州致遠(yuǎn)電子有限公司出品的CTM1050T(如圖2)，微控制器使用AT89S52。

2)電流采集硬件設(shè)計(jì)

電流采樣通過(guò)AD574A進(jìn)行，該芯片是美國(guó)AD公司生產(chǎn)的12位高速逐次逼近型模/數(shù)變換器，非常適合高精度快速采樣系統(tǒng)的使用。對(duì)于駐車(chē)電流的采集，考慮到為了控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，駐車(chē)電流的方向可變，故利用AD574A雙極性輸入，分為8位和4位兩次輸出。AD574A的信號(hào)組合功能如表1所示。

根據(jù)AD574A的信號(hào)組合功能表，AD574A有兩個(gè)選口地址，由A0區(qū)分。如圖1所示，對(duì)外部地址0x8fff寫(xiě)操作可啟動(dòng)12位A/D轉(zhuǎn)換，而讀0x9fff地址可讀得高8位數(shù)字量輸出，讀地址0xdfff則可讀取低4位的數(shù)字量輸出。被測(cè)信號(hào)則由13及9腳引入。在電路的連接過(guò)程中，模擬地與數(shù)字地即9及15腳必須共地，否則不能完成轉(zhuǎn)換。與AD574A的第12腳和10腳連接的兩個(gè)100歐的電位計(jì)分別用于調(diào)整芯片的零點(diǎn)和滿(mǎn)量程，首先令輸入電壓也應(yīng)為-5 V，此時(shí)調(diào)節(jié)芯片12腳所接電位計(jì)R2，使轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字量在0000H～0001H間跳動(dòng);然后令輸入電壓為+5 V，此時(shí)調(diào)節(jié)芯片10腳所接電位計(jì)R1并測(cè)量分壓電阻兩端的電壓，使轉(zhuǎn)換后輸出的數(shù)字量在0FFEH～0PPFH之間跳動(dòng)。在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)要十分注意的一點(diǎn)就是AD574A的數(shù)據(jù)輸出線與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線的連接方式應(yīng)將高8位DB4到B11接到數(shù)據(jù)總線的D0到D7，而低4位DB0到DB3接到數(shù)據(jù)總線的高4位D4到D7。如果接錯(cuò)的話就不能讀取正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果，而且還很容易燒壞芯片。

硬件系統(tǒng)是通過(guò)在電路中串入分壓電阻，然后測(cè)量端電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，由單片機(jī)運(yùn)算得到實(shí)時(shí)的電流值的。但由于駐車(chē)制動(dòng)的最大工作電流25 A，因此分壓電阻的阻值必須很小才能保證不被燒毀，因此系統(tǒng)采用0.007 5 Ω的電阻。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1)駐車(chē)電流采集軟件設(shè)計(jì)

鑒于前述的駐車(chē)電流的采集方法，根據(jù)接口設(shè)計(jì)及時(shí)序要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了基于該方法的駐車(chē)電流采集節(jié)點(diǎn)，駐車(chē)電流采集的主程序流程圖如圖3所示。

2)CAN總線ECU數(shù)據(jù)接收設(shè)計(jì)

中央控制節(jié)點(diǎn)按照已定義的通訊機(jī)制，利用定時(shí)器0中斷，定時(shí)讀取向CAN總線發(fā)送的采集駐車(chē)電流數(shù)據(jù)幀。各參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到該幀后，將本節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)內(nèi)的采集信息，按定義好的優(yōu)先級(jí)依次返回給中央控制節(jié)點(diǎn)。中央控制節(jié)點(diǎn)接收到參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)的返回信息后，更新緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)。圖4是駐車(chē)電流采集節(jié)點(diǎn)的中斷程序流程圖。

3 系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)

由于實(shí)驗(yàn)條件的約束，在無(wú)法以真車(chē)實(shí)驗(yàn)的形式獲得車(chē)速傳感器的脈沖值之前，進(jìn)行了系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)(汽車(chē)臺(tái)架實(shí)驗(yàn))。測(cè)試過(guò)程中，利用電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載，模擬變化的駐車(chē)制動(dòng)電流，通過(guò)返回?cái)?shù)據(jù)驗(yàn)證電流的采集的正確性。

利用PC上位機(jī)通過(guò)CAN232B智能PC-CAN總線接口卡進(jìn)行CAN總線調(diào)試。GY8501 CAN232B智能PC-CAN總線接口卡是帶有1路CAN接口和一路RS232接口的智能型CAN總線接口卡，可進(jìn)行雙向傳送。接口卡可以被作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的CAN節(jié)點(diǎn)，是CAN總線產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、CAN總線設(shè)備測(cè)試、數(shù)據(jù)分析的強(qiáng)大工具。CAN232B設(shè)備中，CAN總線電路采用獨(dú)立的DCDC電源模塊，進(jìn)行光電隔器具有很強(qiáng)的抗干擾能力，保證了測(cè)試的可靠性和抗干擾性。CAN232B產(chǎn)品可以利用廠家提供的CANTools工具軟件，直接進(jìn)行CAN總線的配置，發(fā)送和接收。

通過(guò)對(duì)所設(shè)計(jì)的基于CAN總線的電子駐車(chē)電流采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)試，該節(jié)點(diǎn)均能正常工作，參數(shù)采集準(zhǔn)確，CAN總線發(fā)送與接收?qǐng)?bào)文正確，并實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的設(shè)計(jì)功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)采集駐車(chē)電流，控制相關(guān)駐車(chē)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的應(yīng)用延長(zhǎng)了電子駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命，使電子駐車(chē)系統(tǒng)更加節(jié)能、經(jīng)濟(jì)。