電子駐車制動系統(tǒng)的CAN總線通訊電路設(shè)計

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

1系統(tǒng)硬件設(shè)計

駐車電流采集節(jié)點(diǎn)的硬件電路設(shè)計包括CAN總線通訊電路設(shè)計與車速采集電路設(shè)計兩部分，如圖1所示。

圖1系統(tǒng)硬件接口原理圖

1)CAN總線通訊電路設(shè)計

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

2)電流采集硬件設(shè)計

電流采樣通過AD574A進(jìn)行，該芯片是美國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。對于駐車電流的采集，考慮到為了控制電機(jī)轉(zhuǎn)動方向，駐車電流的方向可變，故利用AD574A雙極性輸入，分為8位和4位兩次輸出。AD574A的信號組合功能如表1所示。

表1AD574A的信號組合功能

根據(jù)AD574A的信號組合功能表，AD574A有兩個選口地址，由A0區(qū)分。如圖1所示，對外部地址0x8fff寫操作可啟動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。被測信號則由13及9腳引入。在電路的連接過程中，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100歐的電位計分別用于調(diào)整芯片的零點(diǎn)和滿量程，首先令輸入電壓也應(yīng)為-5V，此時調(diào)節(jié)芯片12腳所接電位計R2，使轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字量在0000H～0001H間跳動;然后令輸入電壓為+5V，此時調(diào)節(jié)芯片10腳所接電位計R1并測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。在設(shè)計硬件電路時要十分注意的一點(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)是通過在電路中串入分壓電阻，然后測量端電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，由單片機(jī)運(yùn)算得到實(shí)時的電流值的。但由于駐車制動的最大工作電流25A，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0.0075Ω的電阻。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計

1)駐車電流采集軟件設(shè)計

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

圖3電流測試軟件流程框圖

2)CAN總線ECU數(shù)據(jù)接收設(shè)計

中央控制節(jié)點(diǎn)按照已定義的通訊機(jī)制，利用定時器0中斷，定時讀取向CAN總線發(fā)送的采集駐車電流數(shù)據(jù)幀。各參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)同時接收到該幀后，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是駐車電流采集節(jié)點(diǎn)的中斷程序流程圖。

圖4駐車電流采集節(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，在無法以真車實(shí)驗(yàn)的形式獲得車速傳感器的脈沖值之前，進(jìn)行了系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)(汽車臺架實(shí)驗(yàn))。測試過程中，利用電機(jī)帶動負(fù)載，模擬變化的駐車制動電流，通過返回數(shù)據(jù)驗(yàn)證電流的采集的正確性。

利用PC上位機(jī)通過CAN232B智能PC-CAN總線接口卡進(jìn)行CAN總線調(diào)試。GY8501CAN232B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標(biāo)準(zhǔn)的CAN節(jié)點(diǎn)，是CAN總線產(chǎn)品開發(fā)、CAN總線設(shè)備測試、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。

通過對所設(shè)計的基于CAN總線的電子駐車電流采集節(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)送與接收報文正確，并實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的設(shè)計功能。

4結(jié)束語

測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)能實(shí)時采集駐車電流，控制相關(guān)駐車系統(tǒng)。該系統(tǒng)的應(yīng)用延長了電子駐車制動系統(tǒng)的使用壽命，使電子駐車系統(tǒng)更加節(jié)能、經(jīng)濟(jì)。