基于LIN总线的汽车车窗智能控制系统的应用研究

论文摘要

随着汽车电子技术的飞速发展,人们对汽车的安全性和舒适性的要求也在不断提高。车窗系统是汽车车身重要的组成部分,多数购车者都将电动车窗视为必备的舒适功能,它能使人们更好地驾驶和保护汽车,因此汽车厂商都将其作为一种基本功能。当前车窗系统正沿着模块化、智能化、人性化的方向发展。本文提出了基于车速和温差的车窗控制算法,能提高驾驶员高速行驶时的安全性和舒适性,在此基础上,构建了采用LIN总线技术的车窗LIN网络控制系统,主要工作内容如下:(1)首先研究了LIN v2.1总线协议规范,使用LIN总线构成车窗控制系统,然后给出了基于LIN总线网络的汽车车窗控制系统的硬件设计方案。对车窗智能控制系统的功能进行了需求分析,根据系统功能需求分析选择了相关的功能芯片,完成了相关的硬件电路设计,包括电源电路、MCU电路、电机驱动电路、A/D采样电路等。(2)给出了基于LIN总线网络的汽车车窗控制系统的软件设计。采用了模块化和层次化的设计思想,设计了车窗智能控制系统的整体程序流程图。使用了飞思卡尔公司的智能功率芯片MC33486,通过监测车窗运行中永磁直流电机的电流变化来实现防夹功能。采用车窗升降过程中遇到阻力的电流变化快慢程度不一样和事先预存在EEPROM中车窗上升到顶端的最大时间这两组数据来判断是否遇到阻力,增加了判断的准确性。使用了软件“看门狗”技术作为软件的抗干扰措施,实现了基于LIN总线的车窗控制系统的软件设计。(3)提出了基于车速和温差的车窗控制算法。能在驾驶员高速驾驶的途中通过车速传感器监控汽车行驶速度,当驾驶员行车速度超过限定车速时,通过温度传感器测得车内外温度,再由A/D转换电路将温度数据传到微控制器,使用新的车窗控制算法控制车窗电机智能实现车窗升降器的升降,从而提高驾驶员行车过程中的安全性和舒适性。对车窗控制系统进行了功能性测试,最后通过Vector Informatic公司的CANoe仿真软件,对车窗LIN网络系统进行了仿真,验证了车窗控制方案的合理性和达到的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究目的及意义
• 1.2 课题相关技术的现状和前景
• 1.3 课题完成的任务
• 第2章 车窗系统的总体框架设计
• 2.1 LIN总线协议的研究
• 2.1.1 LIN总线特点
• 2.1.2 LIN协议的研究
• 2.2 车窗控制系统的硬件设计
• 2.2.1 LIN节点设计
• 2.2.2 电源模块设计
• 2.2.3 电机驱动模块设计
• 2.2.4 温度传感器模块设计
• 2.2.5 A/D转换模块设计
• 2.3 系统硬件抗干扰设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 车窗系统的软件设计
• 3.1 系统开发环境
• 3.2 LIN节点软件设计
• 3.3 车窗系统防夹功能的实现
• 3.4 基于车速和温差的车窗控制算法
• 3.5 采集数据的处理
• 3.6 系统软件抗干扰设计
• 3.6.1 指令冗余
• 3.6.2 软件陷阱
• 3.6.3软件"看门狗"设计
• 3.7 本章小结
• 第4章 车窗系统的功能测试和仿真
• 4.1 车窗系统的功能测试
• 4.2 车窗系统LIN网络功能的仿真
• 4.2.1 LDF文件的配置
• 4.2.2 总线仿真的建立和配置
• 4.2.3 可视化界面的建立和配置
• 4.2.4 车窗功能的仿真
• 4.3 车窗系统LIN网络的性能仿真
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士期间发表的论文
• 附录