綜合CAN和LIN通信功能的TPMS設(shè)計(jì)和應(yīng)用

　　在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，根據(jù)客戶需求和系統(tǒng)無線電環(huán)境，TPMS設(shè)計(jì)為單向傳輸系統(tǒng)，并在底盤的前后安裝兩個射頻數(shù)字天線。

ECU主控模塊硬件電路設(shè)計(jì)

　　如圖5為ECU 主控模塊原理設(shè)計(jì)圖。MC9S08DZ16是Freescale公司推出的一款高性能8位單片機(jī)，采用HCS08內(nèi)核，最高運(yùn)行頻率可達(dá)40MHz，具有CAN、LIN等豐富的設(shè)備資源，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的接收、處理、發(fā)送及整個系統(tǒng)的控制。

　　TJA1050是高速CAN收發(fā)器，最高可達(dá)1Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率；TJA1020是LIN收發(fā)器，速率可達(dá)20kbps。這兩個芯片都是Philips推出的總線驅(qū)動芯片，具有很強(qiáng)的EMC性能和傳輸穩(wěn)定性。

　　在本模塊設(shè)計(jì)中，高速CAN的電路設(shè)計(jì)是關(guān)鍵步驟，它直接關(guān)系到TPMS與車輛系統(tǒng)之間通信的兼容性和可靠性，現(xiàn)將設(shè)計(jì)要點(diǎn)歸納如下：

　　a) PCB設(shè)計(jì)：在高速CAN的應(yīng)用中，PCB設(shè)計(jì)中對CAN元器件的布線是至關(guān)重要的，一方面要保證高速CAN的傳輸線盡量短、布線緊湊、分布電容小，以減小回路面積，增強(qiáng)抗干擾性能；另一方面要保證高速信號的流暢性，避免布線走彎和交叉，容易引起信號的串?dāng)_和不穩(wěn)定。實(shí)踐證明，布線合理的PCB不但信號穩(wěn)定而且傳輸距離也很遠(yuǎn)。

　　b) 負(fù)載匹配：CAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，節(jié)點(diǎn)和總線的負(fù)載匹配是很重要的指標(biāo)，特別針對高速CAN的設(shè)計(jì)更應(yīng)該關(guān)注。TPMS作為汽車系統(tǒng)中CAN網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點(diǎn)，其負(fù)載設(shè)計(jì)必須充分考慮系統(tǒng)總線的設(shè)計(jì)要求。

　　c) 傳輸率的配置：CAN信號傳輸中每個Bit都由三個部分組成，分別為SYNC_SEG、T_SEG1、T_SEG2，我們必須兼顧傳輸率、采樣點(diǎn)等系統(tǒng)要求對CAN控制器進(jìn)行合理的寄存器配置。

　　在本系統(tǒng)中如圖5，選擇外部晶振Y1給CAN控制器提供fcanclk=8MHz的時鐘信號，通過寄存器分別配置SYNC_SEG=1、T_SEG1=4、T_SEG2=3，總線預(yù)分頻 Prescale Value="1"。

　　CAN總線的速率

　　采樣點(diǎn)

圖5 ECU主控模塊原理圖

　　d) CAN總線仿真和測試：當(dāng)CAN總線的軟硬件設(shè)計(jì)完成后，基本的功能、性能仿真和測試是必要的過程。在此項(xiàng)目中，采用了Kvaser CAN總線診斷工具進(jìn)行仿真測試，可以模擬被測節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)路上其他CAN節(jié)點(diǎn)之間的信息交換，實(shí)時跟蹤C(jī)AN總線上的數(shù)據(jù)傳輸。另外可以通過該診斷工具隨機(jī)向CAN總線發(fā)送干擾數(shù)據(jù)流，測試CAN總線上的數(shù)據(jù)可靠性。

　　如圖6示為CAN工具的數(shù)據(jù)仿真測試。其中紅線標(biāo)注的數(shù)據(jù)幀0x343、 0x344、0x345為TPMS的ECU主控模塊向車輛系統(tǒng)發(fā)送的輪胎信息及TPMS系統(tǒng)狀態(tài)信息；藍(lán)線標(biāo)注的數(shù)據(jù)幀0x1A0是模擬車輛系統(tǒng)向 TPMS發(fā)送的車速信息；其他數(shù)據(jù)幀為仿真器在總線上隨機(jī)發(fā)送的干擾數(shù)據(jù)幀。

圖6 CAN總線仿真測試圖