一种汽车FlexRay总线电动车窗控制系统的制作方法

本发明涉及智能汽车技术领域，尤其涉及一种汽车FlexRay总线电动车窗控制系统。

背景技术：

汽车电动车窗是每一个汽车所必备的，车窗虽然普通，但是在危急时刻往往能成为关键的逃生通道，目前，对于智能车窗的主要需求集中在防夹和车窗卡死检测。车窗防夹技术作为较早开发的儿童安全保护技术已经普遍应用到各档次车型中，但在中国，这项技术经常只被应用在前排车窗上，却忽略了儿童经常乘坐的后排和玩耍的天窗。

另外，目前国内有的汽车采用了电动防夹车窗，能够有效防止人体被电动玻璃夹伤；如采用CAN总线设计的车窗系统，虽然其速度能够满足现在大部分的需求，但是在对传输速度，稳定性和安全性都需要特别严格的环境下，CAN总线设计的电动车窗控制系统已经不能满足需求了，这就需要更快的，稳定性和安全性更好的总线被设计出来，于是FlexRay总线应运而生。

FlexRay总线技术具有很高的高速传输、可靠性、实时性、稳定性和抗干扰性，特别适合用于汽车这种工作环境恶劣、电磁辐射强和振动大的工作场合，其主要特点是：仅用数量极少的导线就能实现多路信号的实时传输。采用FlexRay总线把汽车的四个车窗控制器连接成一个车载局域网后，能够在实现对四个车窗的灵活方便控制，并且也减少了连线的复杂性，增加汽车的可靠性和安全性。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种汽车FlexRay总线电动车窗控制系统，能够代替现在当今汽车电动车窗系统，并且传输速度更高，稳定性和安全性也更好。

本实用新型解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种汽车FlexRay总线电动车窗控制系统，包括：电源模块、FlexRay总线收发模块、驱动电路、微控制器、车窗电机；其中电源模块包含蓄电池和稳压/隔离电源，稳压/隔离电源的输入正、负端与蓄电池的正、负极相连接，稳压电源的输出端与微控制器模块、FlexRay总线收发器模块、驱动电路模块连接；微控制器包含MC9S12XF512单片机和FlexRay总线控制器，MC9S12XF512单片机通过FlexRay收发器电路与驱动电路相连接；驱动电路输入端与微控制器相连，用于接收控制信号，输出端与车窗电机相连接，控制车窗电机动作。

所述的FlexRay总线收发模块包括FlexRay网络的物理总线和控制器，其两者间采用TJA1080芯片接口，配置有源星形收发器或节点收发器。

电源模块包含蓄电池和稳压/隔离电源，稳压/隔离电源的输入正、负端与蓄电池的正、负极相连接，稳压电源的输出端与微控制器、FlexRay总线收发器模块、驱动电路模块连接。

微控制器包含MC9S12XF512单片机和FlexRay总线控制器，MC9S12XF512单片机模块通过FlexRay收发器电路与驱动电路相连接。

所述的驱动电路由集成驱动IC BTS7960芯片构成的电路组成。

所述的各器件连接的FlexRay总线为两根双绞线。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知， FlexRay总线电动车窗控制系统包括控制器，双路FlexRay总线收发器电路通过FlexRay接口与控制器连接，功率驱动电路通过输入接口与控制器连接，通过输出接口与电动车窗相连接，接收控制器的指令控制车窗实时上升和下降。控制器还与RS232通信模块、BDM调试接口、实时时钟连接；电源模块输入端与车载蓄电池连接，输出端与控制器、双路FlexRay总线收发器电路连接，控制器为FreeScale公司的16位单片机MC9S12XF512。升降开关接口电路，采用独立式升降开关与微控制器相连，用于接收指令，完成对各个车窗方便、可靠和安全的控制。信号处理电路，用于最大限度地减少车窗升降开关动作时所带来的高频干扰。驱动电路包含电流采样电路，电流采样电路由集成驱动IC BTS7960芯片构成，BTS7960是应用于电机驱动的大电流半桥高集成芯片，它带有一个P沟道的高边 MOSFET、一个N沟道的低边MOSFET和一个驱动IC。P沟道高边开关省去了电荷泵的需求， 因而减小了EMI。集成的驱动IC具有逻辑电平输入、电流诊断、斜率调节、死区时间产生和过温、过压、欠压、过流及短路保护的功能。BTS7960通态电阻典型值为16mΩ，驱动电流可达43A。因此即使在北方寒冷的冬天，仍能保证车窗的安全启动。与现在技术相比，具有更高的稳定性、安全性、更快速的传输速度和抗干扰能力。并且是有微控制器组成的独立控制模块，通过FlexRay双绞线网络拓扑连接而成，简单方便。

附图说明

图1为本发明的FlexRay总线电动车窗控制网络拓扑图；

图2为本发明的FlexRay总线电动车窗控制系统控制器整体方框图；

图3为本发明的控制器和FlexRay收发器组成的模块电路结构图；

图4为本发明的驱动芯片BTS7960B组合成一个驱动电路示意图；

图5为本发明的电源电路结构图；

图中标记：1.电源模块，2 .FlexRay总线收发模块，3.驱动电路，4.微控制器，5.车窗电机

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的汽车FlexRay总线电动车窗控制系统具体实施方式、结构、特征，详细说明如下。

本发明的总体网络连接如如图1所示。汽车车窗系统由四个该控制器组成，分别是主驾驶窗控制器，福驾驶窗控制器，左后窗控制器，右后窗控制器，它们分别是由双绞线连接，组成了FlexRay总线的网络拓扑结构。其中主驾驶窗控制器，不仅能控制自身车窗升降外，还能通过FlexRay总线独立地控制其他三个电动车窗的升降。

如图2所示，本实用新型包括电源模块1、FlexRay总线收发模块2、驱动电路3、微控制器4、车窗电机5。

其中，电源模块1包含蓄电池和稳压/隔离电源，稳压/隔离电源的输入正、负端与蓄电池的正、负极相连接，稳压电源的输出端与微控制器4、FlexRay总线收发器、信号处理电路、驱动电路3连接。

微控制器4包含16位MC9S12XF512单片机最小系统和FlexRay总线控制器构成的模块以及一些外围滤波电路，16位单片机MC9S12XF512与与FlexRay收发器模块相连接，在通过收发器电路与驱动电3路相连接。

驱动电路3包含电流采样电路，电流采样电路由集成驱动IC BTS7960芯片为核心芯片构成驱动电路3。参加如图4。

下面具体介绍本发明采用的器件及其连接情况。

微控制器4作为整个控制系统的核心。为了适应汽车的恶劣工作环境同时又考虑到性价比，选择飞思卡尔公司的16位MC9S12XF512单片机作为微控制器。MC9S12XF512单片机分别有内核和外设部分，中间是基于XGATE架构的协处理器。协处理器其可以用C语言进行编程，运行速度是主CPU的2倍，协处理器可以为MCU的任何外围模块服务，减轻了CPU的工作负担。其内核中内部有容量高达512KB的Flash、32KB的RAM和4KB的EEPROM。16位的S12X系列CPU以复杂指令集CISC架构，集成了中断控制器，有丰富的寻址方式。

FlexRay总线收发器2采用TJA1080芯片。TJA1080是NXP公司FlexRay总线接口芯片，主要用于1-10M的通信系统，能在FlexRay网络的物理总线和协议控制器间提供先进的接口，可以配置成有源星形收发器或节点收发器。

驱动电路3由集成驱动IC BTS7960芯片构成，BTS7960是应用于电机驱动的大电流半桥高集成芯片，它带有一个P沟道的高边 MOSFET、一个N沟道的低边MOSFET和一个驱动IC。P沟道高边开关省去了电荷泵的需求， 因而减小了EMI。集成的驱动IC具有逻辑电平输入、电流诊断、斜率调节、死区时间产生和过温、过压、欠压、过流及短路保护的功能。BTS7960通态电阻典型值为16mΩ，驱动电流可达43A。因此即使在北方寒冷的冬天，仍能保证车窗的安全启动。

电源模块1包含蓄电池和稳压/隔离电源。汽车系统的车载电源是+12V，而控制器需要+5V直流电源供电。因此需要用三端稳压器LM2940进行从+12V电压到+5V电压的转化。其中+12V电源主要是给车窗电机提供驱动电压，+5V电源则给电路中的微控制器和FlexRay收发器电路模块芯片提供工作电压。电路原理如附图5所示。图中的电容起滤除高频干扰和低频干扰的作用，从输出端即可提供+5V电压。电源电路图连接方式是：稳压/隔离电源的输入正、负端与汽车蓄电池的正、负极相连接，稳压电源的输出端为MC9S12XF512单片机、FlexRay收发器、驱动电路提供稳定的工作电源，如图5所示附图。