專利名稱：基于can和sae j1939的客車車燈控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種客車車燈控制裝置，尤其是一種基于CAN和SAE J1939的客車車燈控制裝置。
背景技術：
隨著社會的進步和科學技術的發(fā)展，客車的功能性要求越來越高。 客車中各ECU (Electronic Control Unit,電子控制單元)的大量應用， 能夠很好地滿足客車安全性、舒適性和環(huán)保性的要求。
現(xiàn)代客車車燈數(shù)目眾多，在客車中起著照明、信號指示和美觀的作 用。如圖1-1和圖1-2所示，客車車燈傳統(tǒng)控制方法利用開關的開、合
來實現(xiàn)整個車燈電路的截止和導通。對于小電流負載，電源通過導線用 一根熔斷絲和開關控制車燈(圖1-1);對于大電流負栽，由于車燈開關 觸點允許流過的電流有限，為防止車燈開關的觸點燒蝕，采用繼電器控 制車燈開關(圖1-2)。由于客車車燈傳統(tǒng)控制方法采用的是點到點式的 連接與控制，每個車燈都需要一根或兩根(回路)導線與控制開關進行 連接，導線的長度、根數(shù)、接點都與車燈的數(shù)量成正比，尤其是大型和 特大型客車，線束會明顯增長。對于發(fā)動機后置的客車，還需將動力線 牽引至駕駛室配電盒，再給各個車燈供電，這也增加了線束的質量與體 積。同時，客車車燈傳統(tǒng)控制方法沒有車燈狀態(tài)反饋功能，增加了檢修 的復雜程度，給客車行駛帶來安全隱患。而在特定事件下，客車車燈的 開關動作與其它客車ECU之間具有關聯(lián)性和時序性，關聯(lián)控制與行車安 全性密切相關，但客車車燈的傳統(tǒng)控制方法并不能實現(xiàn)客車各ECU的關 聯(lián)控制。因此，有必要采用車栽網(wǎng)絡技術實現(xiàn)車燈的網(wǎng)絡化控制，以減
少線束，實現(xiàn)信息網(wǎng)絡傳輸和共享；檢測和反饋車燈狀態(tài)，提高檢修能 力；實現(xiàn)車燈和其他客車ECU的關聯(lián)控制，提高行車安全性。
在多種車栽網(wǎng)絡才支術中，CAN (Controller Area Network,控制器 局域網(wǎng))以其良好的運行特性，即高的可靠性和獨特的設計，特別適合 現(xiàn)代客車各ECU間的互聯(lián)通信。CAN是德國博世公司在20世紀80年代初， 為了解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一 種串行數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。它的短幀數(shù)據(jù)結構、非破壞性總線性仲裁技術以 及靈活的通訊方式，適應了汽車的實時性和可靠性要求。SAE J1939是 SAE (Society of Automotive Engineers,美國汽車工程師學會)以CAN2. OB 為基礎制定了應用層通信協(xié)議，定義了統(tǒng)一的地址編碼系統(tǒng)，實現(xiàn)了不 同生產(chǎn)廠商的汽車ECU的信息共享，減少了傳感器數(shù)量，提高了系統(tǒng)的 通用性和可靠性。
《城市車輛》2001年5期中"電子技術在現(xiàn)代客車上的應用" 一文 中介紹了客車電器布線問題，并介紹了電子布線技術。中國專利公開號 CN 1780247A,公告日是2006年5月31日，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為汽車車身 CAN總線控制系統(tǒng)，該申請案公開了一種汽車車身控制系統(tǒng)，基于LIN總 線實現(xiàn)燈組控制。以上文件的不足之處是沒有結合國際標準設計通用的 客車車燈網(wǎng)絡控制的應用層協(xié)議，且LIN是一種單主多從的總線，不能
實現(xiàn)多主通信。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種減少客車車燈線束，提高安裝、檢修、 負栽能力，實現(xiàn)網(wǎng)絡化控制的基于CAN和SAE J1939的客車車燈控制裝 置，以克服現(xiàn)代客車電子控制技術的不足。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型由微控制器、光電耦合器、CAN收發(fā)
器、CAN接口、功率驅動芯片和支持電路構成，微控制器采用32位ARM 微控制器，CAN收發(fā)器采用CAN高速收發(fā)器，其特點是CAN收發(fā)器通過 光電耦合器與孩支控制器連4妾，CAN ^妻口由串4亍接口連接CAN收發(fā)器的CANL 和CANH引腳，功率驅動芯片釆用智能雙路控制驅動芯片，支持電路包括 電源電路，振蕩電路和復位電路。
上述微控制器采用32位ARM微控制器LPC2119, CAN收發(fā)器采用CAN 高速收發(fā)器TJA1050， CAN接口由RS232接口的2針和7針分別連接CAN 收發(fā)器TJA1050的CANL和CANH引腳，功率驅動芯片采用MC33286和 MC33288智能雙路控制驅動芯片，支持電路由二極管整流、RC濾波、78M05 和SPX1117M3-1. 8/3. 3穩(wěn)壓芯片構成電源電路，由11. 0592MHz晶振構成 振蕩電路，由MAX708SD和74HC125芯片構成復位電路
由于本實用新型采用CAN總線連接客車車燈控制裝置，基于SAE J1939設計應用層協(xié)議，使得本實用新型的有益效果是(l)減少線束， 實現(xiàn)信息的網(wǎng)絡傳輸和共享；(2)檢測和反饋車燈狀態(tài)，提高檢修能力； (3)實現(xiàn)客車車燈和其他客車ECU的關聯(lián)控制，提高行車安全性。
圖1-1是小電流客車車燈傳統(tǒng)控制方法。 圖l-2是大電流客車車燈傳統(tǒng)控制方法。 圖2為本實用新型的結構示意圖。 圖3為本實用新型的電源電路圖。
圖4為本實用新型的功率驅動芯片與微控制器的連接原理圖。 圖5是CAN2. OB和SAE J1939的標識符格式圖。 圖6是基于SAE J1939的客車車燈控制命令數(shù)據(jù)幀中8字節(jié)的位定 義規(guī)范圖。
圖7是基于SAE J1939的客車車燈狀態(tài)反饋數(shù)據(jù)幀中8字節(jié)的位定 義規(guī)范圖。
圖8是客車車燈控制裝置的主程序流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
在圖2中，本實用新型的核心微控制器是基于ARM內(nèi)核的微控制器 LPC2119。該微控制器是一款基于支持實時仿真和跟蹤的16/32位ARM7 TDMI-S MCU，帶有128KB嵌入的高速Flash存儲器。它集成的CAN控制 器兼容CAN2. 0B，全局^r收濾波器可以識別所有的11位和29位Rx標識 符。功率驅動芯片采用MC33286和MC33288,它們是汽車專用功率器件， 設有兩路驅動通道，通過兩路輸入端口將CPU引腳電平信號引入，經(jīng)過 內(nèi)部的邏輯處理模塊轉換成輸出通道的電平變化，從而控制車燈的開關 動作。此外，該功率驅動芯片還具有狀態(tài)檢測功能。對于CAN的接口電 路部分，本實用新型采用了 PHILIPS公司的TJA1050高速CAN總線收發(fā) 器作為CAN總線的物理層接口芯片，采用LPC2119內(nèi)含的CAN數(shù)據(jù)鏈路 層協(xié)議控制器作為CAN控制器。為了避免車內(nèi)的電磁干擾，微控制器 LPC2119與TJA1050之間采用光電耦合器連接。
在圖3中，車載電源24V通過CZ1接口進入后連接二極管D1，整流 后連接穩(wěn)壓芯片78M05的Vin引腳，Cl、 C2、 C3、 C4構成RC濾波電容， Vout引腳輸出穩(wěn)壓后的電壓5V;將產(chǎn)生的5V電壓分別通過穩(wěn)壓芯片輸 出1.8V和3. 3V供微控制器使用。由11.0592MHz晶振構成振蕩電路；由 MAX708SD和74HC125芯片構成復位電路。
在圖4中，Vbat是系統(tǒng)電源電壓(直流24V)。 IN1和IN2是兩個輸 入引腳，分別與孩t控制器的I/O 口 PO. 4和PO. 5連接，當對應的I/O輸
出電平為邏輯"0"時，相應的輸出(0UT1和0UT2)被關閉；當對應的 1/0輸出電平為邏輯"1"時，相應的輸出(0UT1和0UT2)被激活；如果 對應的1/O輸出電平均為邏輯"0"時，該器件進入節(jié)電模式(睡眠狀態(tài))。 引腳0UT1和0UT2分別是對應IN1和IN2的輸出，并分別都有兩個引腳， 連接客車車燈時需要將兩個相同的輸出短接。Stl和St2分別是對應的兩 個通道的狀態(tài)引腳，因為內(nèi)部結構是開漏的，所以需要增加一個5V的上 拉電阻。如果該器件工作正常，對應的狀態(tài)為高電平，如果該器件其中 一個通道過載或者過熱，那么對應的輸出狀態(tài)為低電平，由此可以;險測 整個器件的工作狀態(tài)，以利于排錯。Vgnd為接地引腳，接地時需要與整 個系統(tǒng)共地。
在圖5中，SAEJ1939是基于CAN2. OB的擴展幀格式定義的CAN應用 層協(xié)議，29位標識符由P (Priority,優(yōu)先權位)、R (Reservation, 保留位)、DP (Data Page,數(shù)據(jù)頁位)、PF (PDU Format,協(xié)議數(shù)據(jù)單元 格式)、PS (PDU Specific,協(xié)議數(shù)據(jù)單元細節(jié))和SA ( Source Address, 源地址)組成。SAEJ1939數(shù)據(jù)幀中除了圖4中的標識符外，還包括8字 節(jié)(64位)的數(shù)據(jù)域。
在圖6中，車燈控制命令數(shù)據(jù)幀由參數(shù)組編號65089 ( 0xFE41)區(qū)分， 車燈控制命令數(shù)據(jù)幀中8字節(jié)的各位定義了車燈控制命令規(guī)范，00表示 不工作、Ol表示工作、IO表示保留。
在圖7中，車燈狀態(tài)反饋數(shù)據(jù)幀由參數(shù)組編號65088 ( 0xFE40)區(qū)分， 車燈狀態(tài)反饋數(shù)據(jù)幀中8字節(jié)的各位定義了車燈狀態(tài)規(guī)范，OO表示不工 作、Ol表示工作、10表示故障檢測、ll表示不可用。
在圖8中，程序開始執(zhí)行時首先初始化該裝置，將對應車燈的1/0 控制口輸出方向設置為輸出，并且初始化CAN控制器、看門狗及定時器，
接著等待CAN報文的接收中斷。如果沒有中斷，則需要做喂看門狗操作， 接著繼續(xù)等待中斷；如果有CAN數(shù)據(jù)幀的接收中斷，則讀取CAN數(shù)據(jù)幀， 按照所采用車燈控制命令數(shù)據(jù)幀中8字節(jié)的位定義規(guī)范進行解析，控制 微控制器對應I/O 口的變化，并由功率驅動芯片完成車燈的開關操作。 為了進一步保證整個裝置的抗干擾性，本實用新型采用看門狗從軟件上 提高系統(tǒng)的抗擾性，即每隔一定的時間對看門狗進行一次喂狗操作，假 如由于某種原因導致系統(tǒng)程序跑飛，那么該裝置會自動復位，進入正常 的運行狀態(tài)。轉向燈的閃爍功能釆用定時器定時0. 5s實現(xiàn)。
本實用新型采用CAN總線接收客車車燈開關指令，基于SAE J1939 制定車燈控制命令數(shù)據(jù)幀和車燈狀態(tài)反饋數(shù)據(jù)幀規(guī)范，通過微控制器的 I/O 口連接和控制功率驅動芯片，由功率驅動芯片驅動車燈動作，并反饋 車燈狀態(tài)。
本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn) 有技術。
權利要求1、一種基于CAN和SAE J1939的客車車燈控制裝置，由微控制器、光電耦合器、CAN收發(fā)器、CAN接口、功率驅動芯片和支持電路構成，微控制器采用32位ARM微控制器，CAN收發(fā)器采用CAN高速收發(fā)器，其特征在于CAN收發(fā)器通過光電耦合器與微控制器連接，CAN接口由串行接口連接CAN收發(fā)器的CANL和CANH引腳，功率驅動芯片采用智能雙路控制驅動芯片，支持電路包括電源電路，振蕩電路和復位電路。
2、 如權利要求1所述的基于CAN和SAE J1939的客車車燈控制裝置， 其特征在于微控制器采用32位ARM微控制器LPC2119, CAN收發(fā)器采 用CAN高速收發(fā)器TJA1050， CAN接口由RS232接口的2針和7針分別連 接CAN收發(fā)器TJA1050的CANL和CANH引腳，功率驅動芯片采用MC33286 和MC33288智能雙路控制驅動芯片，支持電路由二極管整流、RC濾波、 78M05和SPX1117M3-L 8/3. 3穩(wěn)壓芯片構成電源電路,由11. 059層z晶振構成振蕩電路，由MAX708SD和74HC125芯片構成復位電路。
專利摘要本實用新型涉及一種基于CAN和SAE J1939的客車車燈控制裝置，由微控制器、光電耦合器、CAN收發(fā)器、CAN接口、功率驅動芯片和支持電路構成，微控制器采用32位ARM微控制器，CAN收發(fā)器采用CAN高速收發(fā)器，其特點是CAN收發(fā)器通過光電耦合器與微控制器連接，CAN接口由串行接口連接CAN收發(fā)器的CANL和CANH引腳，功率驅動芯片采用智能雙路控制驅動芯片，支持電路包括電源電路，振蕩電路和復位電路。由于本實用新型采用CAN總線連接客車車燈控制裝置，基于SAE J1939設計應用層協(xié)議，使得本實用新型的有益效果是(1)減少線束，實現(xiàn)信息的網(wǎng)絡傳輸和共享；(2)檢測和反饋車燈狀態(tài)，提高檢修能力；(3)實現(xiàn)客車車燈和其他客車ECU的關聯(lián)控制，提高行車安全性。
文檔編號H05B37/02GK201001223SQ20072008331
公開日2008年1月2日 申請日期2007年1月26日 優(yōu)先權日2007年1月26日
發(fā)明者于翔鵬, 勝 劉, 周建華, 李剛炎, 劍 胡 申請人:武漢理工大學