一款基于LIN總線智能雨刮控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　3.5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

　　電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊是系統(tǒng)的核心部分，其承擔(dān)著雨刷電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以及檢測(cè)電流的變化，當(dāng)雨刷遇堵轉(zhuǎn)時(shí)則作出相應(yīng)的處理。出于成本及穩(wěn)定性等多方面因素的考慮，選用Freescale的汽車電子芯片MM908E625，用于開(kāi)發(fā)汽車分布式控制單元，該芯片取代了傳統(tǒng)的MCU、H橋驅(qū)動(dòng)器和LIN物理層收發(fā)器的解決方案，有效降低了外圍器件的數(shù)量，且減小了成本。

　　模塊采用MM908E625直接控制雨刷繼電器的方法，繼電器選用歐姆龍的G5CA-1A-E，并利用H橋低端通道的電流反饋功能實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)的工作狀態(tài)。通過(guò)模擬多路復(fù)用器選擇相應(yīng)的H橋低端通道，并采用MCU上的ADC監(jiān)測(cè)該電流來(lái)判斷電機(jī)是否堵轉(zhuǎn)，當(dāng)電流大于某一閾值時(shí)，故障信息會(huì)被單片機(jī)采集，并進(jìn)行相應(yīng)處理，并通過(guò)LIN總線傳輸?shù)街骺貑卧囊壕溜@示。片內(nèi)集成的LIN物理層收發(fā)器通過(guò)MCU上的ESCI模塊實(shí)現(xiàn)LIN協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層驅(qū)動(dòng)器，從而實(shí)現(xiàn)LIN總線通訊的功能。子單元控制芯片引腳使用情況，如圖3所示。

　　4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　電機(jī)檢測(cè)模塊對(duì)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，然后將不同的檢測(cè)信息分別發(fā)送給消息解析模塊和電機(jī)控制模塊，通過(guò)這些檢測(cè)信息，對(duì)電機(jī)進(jìn)行有效的控制。檢測(cè)信息經(jīng)解析處理后，分別發(fā)送給LIN通信和功能處理模塊，LIN模塊將信息發(fā)送到LIN總線上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和網(wǎng)關(guān)的通信。診斷模塊將從功能處理模塊上獲得的故障信息進(jìn)行診斷，也同樣通過(guò)LIN通信模塊和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。電機(jī)控制模塊通過(guò)接收到的檢測(cè)信息，來(lái)判斷雨刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速，再將輸出轉(zhuǎn)速和檢測(cè)轉(zhuǎn)速進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)優(yōu)化算法得出更為優(yōu)化的控制。

　　由于MM908E625內(nèi)部并未集成EEPROM，因此雨刷電機(jī)的閾值電流等信息需通過(guò)LIN總線發(fā)送到主控單元進(jìn)行保存，系統(tǒng)上電啟動(dòng)時(shí)，再進(jìn)行初始化。此外通過(guò)LIN總線去讀取主控單元的觸摸輸入信號(hào)，以控制雨刷電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。在運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)采集電樞的電流，判斷是否大于閾值電流IM，若電流值大于閾值電流3次，則將雨刷電機(jī)復(fù)位，停止刮水動(dòng)作。此過(guò)程中，子控制器將當(dāng)前雨刷的狀態(tài)參數(shù)通過(guò)LIN總線實(shí)時(shí)反饋給主控器并進(jìn)行顯示。子系統(tǒng)軟件流程如圖4所示。

　　5 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

　　圖5所示為智能雨刷控制系統(tǒng)工作時(shí)，使用示波器采集到的LIN總線上報(bào)文幀的信號(hào)波形。從圖中顯示的兩個(gè)報(bào)文幀可看出，每個(gè)報(bào)文幀由幀頭和響應(yīng)組成，兩個(gè)報(bào)文中間是中斷場(chǎng)。圖中信號(hào)的峰值電壓為11.72 V，表明LIN總線采用12 V供電模式。電樞電流的正常值為6 A，人為使電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，電流上升至10 A，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，雨刷電機(jī)復(fù)位，停止刮水動(dòng)作。經(jīng)反復(fù)測(cè)試，該系統(tǒng)可根據(jù)雨量大小對(duì)雨刮運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行智能控制，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的智能控制。

　　6 結(jié)束語(yǔ)

　　本文介紹了基于LIN總線的智能雨刷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)紅外傳感、電流檢測(cè)和主控液晶進(jìn)行了檢測(cè)控制，并可根據(jù)雨量大小對(duì)雨刮運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行智能控制，無(wú)需駕駛員手動(dòng)控制。同時(shí)將其接入LIN網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)、提高了安全性且降低了成本。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的功能。