基于CAN/LIN網(wǎng)絡(luò)的汽車門鎖控制系統(tǒng) [日期：2005-12-27] 來(lái)源：電子技術(shù)應(yīng)用 作者：華 韜 陽(yáng)憲惠 宋明浩 [字體：電子設(shè)備采用傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接時(shí)，電子設(shè)備的不斷增加會(huì)導(dǎo)致連線大幅度增加，致使車輛重量隨之增加，并削弱了車輛性能。為適應(yīng)汽車電子設(shè)備迅速增加的需求，汽車電子網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。汽車內(nèi)部已經(jīng)基本形成了從低速到高速、從電纜到光纖、從有線到無(wú)線、從離散ECU的數(shù)據(jù)通信到中央智能控制的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其中，在車身低速電子設(shè)備連接方面，低速CAN總線和LIN總線構(gòu)成的混合網(wǎng)絡(luò)正受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注和使用。汽車門鎖作為汽車車身的重要部件之一，實(shí)現(xiàn)基于CAN/LIN網(wǎng)絡(luò)的汽車門鎖單元，有助于提高汽車車身的總體電子化水平。

汽車門鎖是汽車車身的重要部件之一，從汽車發(fā)明至今，經(jīng)歷了機(jī)械式、電報(bào)導(dǎo)化至電子化的發(fā)展過(guò)程。汽車電子門鎖是采用電子電路控制的以電磁鐵、微型電動(dòng)機(jī)和鎖體作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)電一體化的安全裝置。采用汽車電子門鎖，駕駛員可以不用金屬鑰匙就能方便地開(kāi)關(guān)汽車車門，而且能有效增強(qiáng)汽車門的安全性能。相對(duì)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，汽車電子門鎖的電子線路部分具有極大的靈活性，由此可以將汽車電子門鎖分為按鍵式、撥盤式、電子鑰匙式、觸摸式、生物特征式等多種類型。其中，采用電子鑰匙的無(wú)線遙控鎖具有安全、可靠、方案成熟等優(yōu)點(diǎn)，因此經(jīng)常被用作汽車電子門鎖。傳統(tǒng)的汽車電子門鎖采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式與汽車車身的其它電子設(shè)備互聯(lián)，伴隨著汽車電子網(wǎng)絡(luò)化的趨勢(shì)，汽車電子門鎖開(kāi)始逐漸采用網(wǎng)絡(luò)化的結(jié)構(gòu)。

1 汽車門鎖模塊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在本系統(tǒng)中，汽車車身控制網(wǎng)絡(luò)采用CAN/LIN混合結(jié)構(gòu)，按功能劃分可分為各個(gè)模塊：除門鎖模塊外，車身系統(tǒng)還包括座椅模塊、控制面板模塊以及燈組模塊。模塊之間通過(guò)CAN總線互聯(lián)，各個(gè)模塊內(nèi)部使用LIN總線互聯(lián)。

門鎖模塊是車身電子設(shè)備中重要的一部分。通過(guò)主節(jié)點(diǎn)管理的無(wú)線遙控門鎖，可以很便捷地對(duì)各個(gè)車門的智能電控單元進(jìn)行控制，同時(shí)及時(shí)反饋節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)信息，極大地方便了操作和維護(hù)。自動(dòng)門鎖單元中包括一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)（四個(gè)門鎖單元），其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

主節(jié)點(diǎn)作為車身網(wǎng)絡(luò)中門鎖模塊的網(wǎng)關(guān)，將各種控制命令、車身狀態(tài)數(shù)據(jù)在LIN總線與CAN總線與CAN總線之間轉(zhuǎn)發(fā)，使LIN總線與CAN總線無(wú)縫結(jié)合為一個(gè)整體。

門鎖模塊主節(jié)點(diǎn)的另一項(xiàng)主要功能是管理門鎖。門鎖采用無(wú)線電遙控并結(jié)合按鍵控制的控制方式。按鍵安裝在車身內(nèi)部，當(dāng)駕駛員處于車身內(nèi)部時(shí)，可以通過(guò)按鍵控制車門的開(kāi)/關(guān)鎖，此時(shí)控制單元不需要進(jìn)行開(kāi)鎖密碼檢查。另外，車鎖也可以以無(wú)線遙控方式進(jìn)行控制。該鎖由微型發(fā)射機(jī)、接收天線和微控制器等組成。微型發(fā)射機(jī)安裝在鑰匙手柄里，使用鋰電池供電并具有晶體振蕩電路，能發(fā)出穩(wěn)定的約40MHz的載波。密碼信號(hào)發(fā)生器提供一個(gè)調(diào)頻代碼，天線接收裝置接收信號(hào)后，送入信號(hào)接收器進(jìn)行放大、調(diào)頻、檢波和信號(hào)波形修正，最后再輸入到比較電路，與主門鎖單元中存儲(chǔ)的密碼進(jìn)行比較，如果一致就執(zhí)行開(kāi)/關(guān)鎖。

主節(jié)點(diǎn)通過(guò)LIN總線給各個(gè)子門鎖控制單元發(fā)送命令來(lái)控制開(kāi)/關(guān)鎖，子節(jié)點(diǎn)接收到命令后，觸發(fā)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，操縱車門開(kāi)鎖或關(guān)鎖。若在10分鐘內(nèi)有15個(gè)或更多的密碼輸入錯(cuò)誤，則系統(tǒng)就認(rèn)為有人企圖竊車，于是停止接收任何信號(hào)，包括正確的密碼信號(hào)。系統(tǒng)處于鎖死狀態(tài)后，駕駛員必須用車門的機(jī)械鑰匙插入車鎖孔，才能開(kāi)啟車門。系統(tǒng)人鎖死狀態(tài)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)，可以通過(guò)復(fù)位門鎖控制模塊實(shí)現(xiàn)。另外，如果開(kāi)鎖后，30秒后未打開(kāi)車門，則車門將自動(dòng)關(guān)鎖。

子節(jié)點(diǎn)通過(guò)LIN總線與主節(jié)點(diǎn)互聯(lián)，接收主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的命令或返回反饋信息。實(shí)際使用的門鎖是電機(jī)式的自動(dòng)車門鎖，該鎖由可逆式電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置及鎖體總成構(gòu)成。其工作原理是：由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪齒條，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)鎖體總成，實(shí)現(xiàn)鎖緊或開(kāi)啟車門。因此，門鎖模塊子節(jié)點(diǎn)的功能主要是通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制可逆式電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)/關(guān)鎖。

2 汽車門鎖模塊的硬件設(shè)計(jì)

汽車門鎖模塊由主節(jié)點(diǎn)和若干子節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，如圖2所示。主節(jié)點(diǎn)與子節(jié)點(diǎn)之間的通信采用LIN總線，LIN總線通信基于標(biāo)準(zhǔn)的SCI(UART)硬件接口、單主多從且不需要穩(wěn)定時(shí)基，僅需要三根線連接（電源線、地線、數(shù)據(jù)線），有效地降低了硬件成本。微控制器一般都具有SCI(UART)接口，因此只需在微控制器外圍加上LIN總線收發(fā)芯片，就能構(gòu)成一個(gè)LIN總線