綜合CAN和LIN通信功能的TPMS設計和應用

　　在本項目設計中，根據(jù)客戶需求和系統(tǒng)無線電環(huán)境，TPMS設計為單向傳輸系統(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計

　　如圖5為ECU 主控模塊原理設計圖。MC9S08DZ16是Freescale公司推出的一款高性能8位單片機，采用HCS08內核，最高運行頻率可達40MHz，具有CAN、LIN等豐富的設備資源，實現(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1Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率；TJA1020是LIN收發(fā)器，速率可達20kbps。這兩個芯片都是Philips推出的總線驅動芯片，具有很強的EMC性能和傳輸穩(wěn)定性。

　　在本模塊設計中，高速CAN的電路設計是關鍵步驟，它直接關系到TPMS與車輛系統(tǒng)之間通信的兼容性和可靠性，現(xiàn)將設計要點歸納如下：

　　a) PCB設計：在高速CAN的應用中，PCB設計中對CAN元器件的布線是至關重要的，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，容易引起信號的串擾和不穩(wěn)定。實踐證明，布線合理的PCB不但信號穩(wěn)定而且傳輸距離也很遠。

　　b) 負載匹配：CAN網(wǎng)絡設計中，節(jié)點和總線的負載匹配是很重要的指標，特別針對高速CAN的設計更應該關注。TPMS作為汽車系統(tǒng)中CAN網(wǎng)絡的一個節(jié)點，其負載設計必須充分考慮系統(tǒng)總線的設計要求。

　　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、采樣點等系統(tǒng)要求對CAN控制器進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，總線預分頻 Prescale Value="1"。

　　CAN總線的速率

　　采樣點

圖5 ECU主控模塊原理圖

　　d) CAN總線仿真和測試：當CAN總線的軟硬件設計完成后，基本的功能、性能仿真和測試是必要的過程。在此項目中，采用了Kvaser CAN總線診斷工具進行仿真測試，可以模擬被測節(jié)點與網(wǎng)路上其他CAN節(jié)點之間的信息交換，實時跟蹤CAN總線上的數(shù)據(jù)傳輸。另外可以通過該診斷工具隨機向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；藍線標注的數(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發(fā)送的干擾數(shù)據(jù)幀。

圖6 CAN總線仿真測試圖