基于LIN總線的汽車后視鏡控制模塊設(shè)計(jì)

摘要 以MC9S12DG128為主控單元、MM908E622為后視鏡單元，采用單主多從的總線控制方式，設(shè)計(jì)了一種基于LIN總線的汽車后視鏡控制模塊。主控單元以單片機(jī)MC9S12DG128為核心，通過LIN收發(fā)器MC33661實(shí)現(xiàn)對總線數(shù)據(jù)的收發(fā)，同時(shí)將液晶觸摸信號轉(zhuǎn)換為LIN指令以達(dá)到對后視鏡單元的整體控制。后視鏡單元以MM908E622作為從單元控制器，內(nèi)置LIN收發(fā)器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，具有優(yōu)異的調(diào)控能力，適用于控制汽車高端后視鏡。設(shè)計(jì)中體現(xiàn)了汽車車身電子的智能化和網(wǎng)絡(luò)化，在汽車工業(yè)中有較高的應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞 LIN；汽車電子；MC9S12DG128；MM908E622；MC33661

隨著汽車技術(shù)的日益發(fā)展，汽車設(shè)備的電子化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化是現(xiàn)代汽車發(fā)展的重要標(biāo)志之一。傳統(tǒng)汽車后視鏡是采用手動(dòng)方式調(diào)整位置。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前汽車的后視鏡多采用網(wǎng)絡(luò)控制方式，以減少駕駛員對后視鏡模塊的頻繁操作，提高駕駛舒適性和安全性。采用網(wǎng)絡(luò)方式控制的后視鏡系統(tǒng)，在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)控制單元和一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)，這樣用戶可以由車外控制轉(zhuǎn)變?yōu)檐噧?nèi)控制。LIN總線是一種建立在通用SCI或UART硬件接口上，用于將車輛中分布的智能傳感器和執(zhí)行器連接到車內(nèi)主控制器的單總線(12 V)串行通信協(xié)議。由于目前尚未建立低端多路通信的汽車標(biāo)準(zhǔn)，所以從價(jià)格和實(shí)用性等因素考慮，LIN在低端網(wǎng)絡(luò)中具有較強(qiáng)的競爭力，正逐漸發(fā)展成為低成本串行通信的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1 硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括一個(gè)主節(jié)點(diǎn)、一個(gè)從節(jié)點(diǎn)和多個(gè)擴(kuò)展從節(jié)點(diǎn)，主控單元由主控制器和液晶觸摸屏構(gòu)成，負(fù)責(zé)整個(gè)車身電子的控制。從單元由從控制器及后視鏡硬件驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，負(fù)責(zé)后視鏡的底層控制。主單元與從單元依靠LIN總線進(jìn)行相互通信。主控制器將觸摸屏的控制信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的LIN指令發(fā)送給從控制器，后視鏡控制器接收到相應(yīng)的指令后，對后視鏡進(jìn)行相應(yīng)的控制。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1
所示。

1．1 電源模塊
電源控制模塊將外部波動(dòng)的車身電源轉(zhuǎn)換成適合MCU工作的電壓，為MCU提供穩(wěn)定的工作電壓。設(shè)計(jì)選取的電源模塊為LM7805，負(fù)責(zé)將車身12 V電源：轉(zhuǎn)換為5 V，所需外圍元件較少，內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用方便可靠、且價(jià)格便宜。
1．2 液晶模塊
液晶模塊是整個(gè)系統(tǒng)的輸入，是用戶與系統(tǒng)相互連接的媒介。設(shè)計(jì)選取的液晶型號為Z2104，該屏幕為電阻屏，內(nèi)置VCA控制板，與控制器通過串口進(jìn)行通信，工作電壓為12 V。主控制器可以直接通過串口讀取液晶屏觸摸信號及對液晶屏畫面進(jìn)行控制。主控制器將液晶屏幕的觸摸信號轉(zhuǎn)換成LIN總線指令，通過UART／SCI模塊發(fā)送到LIN總線，同時(shí)也能將LIN總線上的數(shù)據(jù)反饋到液晶屏上。液晶模塊是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的重要載體。
1．3 后視鏡單元
后視鏡單元作為LIN網(wǎng)絡(luò)中的從單元主要由電源模塊、微控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等組成。選取Freescale公司生產(chǎn)的高性能汽車型電子型芯片MM908E622作為從單元控制器，內(nèi)置LIN收發(fā)器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，具有良好的調(diào)控能力，適用于控制汽車高端后視鏡。
1．4 控制器模塊
主控單元采用MCU是Freescale公司推出的HCS12系列單片機(jī)，其具有增強(qiáng)型的16位單片機(jī)MC9S12DG128，該系列單片機(jī)在汽車電子領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。HCS12系列單片機(jī)的中央處理器CPU12由以下3部分組成：算術(shù)邏輯單元ALU、控制單元和寄存器組。CPU外部振蕩器頻率為8 MHz或者16 MHz，通過內(nèi)部鎖相環(huán)(PLE)，可以使內(nèi)部總線速度達(dá)到25 MHz。
MC9S12DC128作為HCS12系列的一種，內(nèi)部資源豐富：(1)時(shí)鐘和復(fù)位模塊。(2)存儲(chǔ)器。(3)兩個(gè)8路A／D轉(zhuǎn)換器。(4)增強(qiáng)型捕捉定時(shí)器。(5)8路PWM通道。(6)兩個(gè)異步串行通信接口模塊SCI。(7)3個(gè)1 Mbit·s-1，CAN2．0A，CAN2．0B兼容模塊。(8)SAE J1850網(wǎng)絡(luò)通訊口。
控制器模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心，是LIN總線穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。而單片機(jī)MC9S12DG128作為Freescale公司高性能汽車型電子型芯片，能夠滿足系統(tǒng)要求。