专利名称：智能汽车车身网络控制系统装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车车身控制系统，尤其涉及一种汽车车身网络控制系统及其控制方法。
背景技术：
目前，汽车车身控制通常采用传统线束控制方式和网络控制方式。其中，传统线束控制是通过继电器实现对汽车灯光、门窗、后视镜等的控制；该控制方式无论是在技术先进性方面、可靠性方面、布线方面、净化电磁环境方面、信息共享方面，还是在技术发展趋势和应用前景方面，都远远落后于网络控制系统，将逐渐被网络控制方式所取代。网络控制方式是通过总线构成局部网络实现控制功能，但现有的汽车网络控制的功能主要是负责车门的控制，其结构如图1所示，通过一个中央控制单元和驾驶员侧车门控制单元、前乘客侧车门控制单元、左后车门控制单元和右后车门控制单元构成一个车身网络，同时中央控制单元还控制后备箱和油箱盖。其不足之处是没有对前后灯光、雨刷和洗涤泵等的控制；在诸如雨刷、灯光等大功率用电设备中仍采用继电器和保险丝，电磁干扰现象严重；仪表板下的线束复杂情况基本没有改变，没有车内外温度的显示和故障信息的实时显示；没有灯光、升降机等用电设备的自动保护和故障排除后的自恢复功能。
随着社会科技的进步和人们生活水平的提高，无论是业内人士还是一般公众对汽车的评价不仅仅是停留在功能、款型、价格和舒适度等方面，而是上升到了对汽车整体的控制要求更具人性化和智能化，因此，急需开发一种智能化的汽车车身控制系统以满足目前汽车市场的需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可以控制中央门锁、电动窗、前后照明灯组、电动调节和加热后视镜、雨刷和洗涤泵，并实时显示车内外温度和故障信息的智能汽车车身网络控制系统装置及其方法。
为了解决上述技术问题，本发明智能汽车车身网络控制系统装置，包括中央控制器、车门控制器、汽车灯组控制器和遥控防盗器；所述中央控制器包括分别与MCU单元连接的电源管理及CAN通讯模块、开关触点扫描模块、车速信号调理电路、电机驱动模块和LCD液晶显示屏；所述电机驱动模块包括分别与MCU相联的两路电机驱动电路，其中一路连接洗涤泵，另一路以PWM调速方式与雨刮电机连接；所述车速信号调理电路由运算放大器LM224、触发器HC14和低速光耦构成；所述电源管理及CAN通讯模块通过其上的3线SPI与MCU相连；所述开关触点扫描模块通过SPI接口与MCU相连，LCD液晶显示屏通过8个并口线与MCU相连，电机驱动模块上的两路电机驱动电路分别通过一个三极管与MCU相连，车速信号调理电路经过触发器HC14连接到MCU；所述汽车灯组控制器包括依次连接的电源管理及CAN通讯模块、MCU微控制器模块和功率驱动模块；所述电源管理及CAN通讯模块与所述MCU微控制器模块之间通过SPI口通讯，所述MCU微控制器模块中的通信控制器与所述电源管理模块中的CAN收发器相连，所述MCU微控制器与所述功率驱动模块通过I/O口相连；所述车门控制器包括微控制器模块、电源管理及CAN通讯模块、输入信号调理模块和包括由玻璃升降电机控制芯片、中控门锁控制芯片和后视镜控制调整控制芯片构成的输出驱动模块，所述微控制器模块分别通过I/O接口与所述输出驱动模块相连；所述微控制器模块通过SPI方式分别与所述电源管理及CAN通讯模块和所述输入信号调理模块连接，所述微控制器模块通过I/O接口与输出信号驱动模块连接；所述遥控防盗器包括微控制器、电源管理及CAN通讯模块、震动传感器和报警扬声器驱动模块，还包括跳码遥控模块、无线接收模块、跳码解码模块、温度传感器、温度信号调理电路；所述微控制器通过SPI与电源管理及CAN通讯模块连接，所述微控制器通过A/D接口与所述温度信号调理电路连接；所述温度传感器经过分压后与信号调制电路连接，所述微控制器通过I/O口与震动传感器连接；所述无线接收模块与所述跳码解码模块是通过串行数据线相连；所述微控制器与所述跳码解码模块通过I/O口连接；所述微控制器通过I/O引脚与扬声器驱动模块连接；所述温度信号调理电路包括放大运算器U1和U2和热敏电阻；上述各控制器通过CAN总线构成一个局部网络，其通信速率为125Kbps，应用层信息编码采用SAE J1939的编码规则。
本发明智能汽车车身网络控制系统的方法，包括以下步骤中央控制器控制步骤所述中央控制器的“灯光开关判断及CAN总线指令发送”子程序实时判断组合开关的位置信息并向总线发送相应指令，按照给定的时间间隔定时向总线发送点火钥匙位置信息和车速信息，同时接收总线上的故障信息并存储显示；汽车灯组控制器控制步骤所述汽车前、后灯组控制器接收到总线传来的指令后，经过解码判断驱动相应的灯光打开或闭合，并实时检测灯光的状态，如发现断线、过流等状态后，自动进入保护状态并发送故障信息到总线上；车门控制器控制步骤所述车门控制器接收总线上的车速信息和钥匙位置信息，同时实时检测左前门上的按键信息，执行相应的动作，并向总线发送相应的指令，所述右前门控制器、左后门控制器和右后门控制器接收总线上的指令信息和本地的按键信息，并执行相应的动作，当上述任何一个车门控制器发生故障时，则向总线发送故障信息；
遥控防盗器控制步骤所述遥控防盗器接收遥控器的315M射频信息并解码，然后通过总线发送中控锁的控制指令，同时通过温度传感器检测车内外温度并向总线发送温度信息，遥控防盗器通过震动传感器检测车体是否存在异常震动来判断车辆是否安全，如果异常则声光提示来达到防盗的目的。
与现有技术相比，本发明智能汽车车身网络控制系统装置及其方法具有以下有益效果(1)通过车门连接所确定的线路较少，大大减少汽车线束；(2)取消了继电器和保险丝，净化了车内电磁环境；(3)因为故障信息全部存储在中央控制单元内，因此，具有网络诊断功能和用电设备的自动保护及恢复功能；(4)如果CAN双铰线的任意一根出现对地短路，对正极短路或线路间短路，CAN系统会自动转为应急模式运行和转为单线模式运行；(4)具有故障信息的汉字显示和提示功能，便于驾乘人员及时采取措施；(5)雨刷调速采用PWM，节省能源；(6)可实现一系列智能控制功能，诸如自动防夹车窗功能河自动闭锁关窗功能，可以控制中央门锁、电动窗、前后照明灯组、电动调节和后视镜加热、雨刷和洗涤泵，并实时显示车内外温度和故障信息。
图1是现有技术中汽车网络控制系统的结构框图；图2是本发明智能汽车车身网络控制系统装置的结构和功能示意图；图3-1是图2中所示中央控制器的结构框图；图3-2是图3-1中所示的车速信号调理电路的原理图；图3-3是本发明智能汽车车身网络控制方法中中央控制器的主流程图；图4-1是图2中所示汽车前灯组控制器硬件结构原理图；图4-2是本发明智能汽车车身网络控制方法中前灯光控制的主流程图；图4-3是本发明智能汽车车身网络控制方法中前灯光控制的中断服务子流程图；图5-1是图2中所示左前门控制器的结构框图；图5-2是本发明智能汽车车身网络控制方法中左前门控制的主流程图；图5-3是本发明智能汽车车身网络控制方法中左前门控制的中断服务子流程图；图6-1是图2中所示遥控防盗器的结构框图；图6-2是图6-1中所示温度信号调理电路的电路图；图6-3是本发明智能汽车车身网络控制方法中遥控防盗器控制的主流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
如图2所示，本发明智能汽车车身网络控制系统装置包括中央控制器、左前门控制器、右前门控制器、左后门控制器、右后门控制器、汽车前灯组控制器、汽车后灯组控制器和遥控防盗器；上述各控制器通过CAN总线构成一个局部网络，其通信速率为125Kbps，应用层信息编码采用SAE J1939的编码规则。
如图3-1所示，所述中央控制器包括分别与MCU(微控制器单元)301连接的电源管理及CAN通讯模块302、开关触点扫描模块303、车速信号调理电路306和电机驱动模块304和LCD液晶显示屏305；所述MCU301采用MC68HC908AZ60单片机结构，具有CAN控制器模块，不仅不需要设计单片机和CAN控制器之间的连线电路，而且提高了可靠性，此外由于汽车空间较为紧张，选择这样的单片机为本发明的小型化提供了可能。所述电源管理及CAN通讯模块302采用MC33889结构芯片，所述CAN通信模块主要包括MC68HC908AZ60中的MSCAN08控制器和CAN总线收发器，用来为MCU 301提供+5V电源和低速容错CAN收发器；MSCAN08控制器是Freescale公司专为其8位和16位系列单片机定制的CAN控制器，该控制器支持CAN2.0B。本车身网络中CAN网络属于低速CAN，位数率设为125kbps。所述开关触点扫描模块303采用33993结构芯片，所述开关触点扫描模块303与22路开关连接，用以检测22路开关输入信号。所述电机驱动模块304包括分别与MCU301相连的两路电机驱动电路，其中一路连接洗涤泵，另一路以PWM方式与雨刮电机连接；所述电机驱动电路采用BTS6143D芯片结构。所述LCD液晶显示屏采用OCM4X8C液晶显示屏；OCM4X8C液晶显示模块是128*64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形。提供两种界面来连接微机处理器8位并行及串行两种连接方式。所述车速信号调理电路由运算放大器LM224、触发器HC14和低速光耦构成，如图3-2所示。所述电源管理及CAN通讯模块302通过其上的3线SPI与MCU301相连；所述开关触点扫描模块303通过SPI接口与MCU301联接，LCD液晶显示屏305通过8个并口线与MCU301直接相联，电机驱动模块304上的两路电机驱动电路分别通过一个三极管与MCU301联接，车速信号调理电路306经过触发器HC14连接到MCU。
利用上述中央控制器，汽车的组合开关状态信息可以通过MC33993芯片和14路灯光开关输入给单片机MC68HC908AZ60，并向总线发送相应的指令；采集车速信息和点火钥匙位置信息并向总线发布；通过所述中央控制器输出仪表指示灯的信息和CAN总线的指令信息，从而驱动前雨刮电机、仪表板上的相应指示灯；接收总线上的各种故障信息并存储，具有故障码的LCD液晶翻屏显示功能，LCD液晶显示屏可以随时显示出当前的最新故障信息，通过操作翻屏键还可以查阅历史故障信息。LCD液晶显示屏305在正常状态下显示车内、车外温度等信息。
如图4-1所示，本发明中所述汽车灯组控制器包括依次连接的电源管理及CAN通讯模块401、MCU 402和功率驱动模块403；所述电源管理及CAN通讯模块401与所述MCU微控制器模块402之间通过SPI口通讯，所述MCU微控制器模块402中的通信控制器与所述电源管理模块401中的CAN收发器接口，所述MCU微控制器402与所述功率驱动模块403通过I/O口相连。所述汽车灯组控制器包括分别控制前灯组和后组灯的两个控制器，通常所述的前组灯包括远光灯、近光灯、示宽灯、雾灯、左右转向灯；通常所述的后灯组包括雾灯、刹车灯、倒车灯、示宽灯(包括牌照)及左右转向。前、后两个灯组控制器分别从CAN总线上接收并执行来自中控器的灯光开关信号，扫描各灯光状态，并通过CAN总线向车身网络的中央控制器发出灯光状态和故障信息，并通过LCD显示。
本发明中的汽车灯组控制器中的所述MCU微控制器模块402采用型号为MC68HC908GZ16的8位微控制器，所述MCU微控制器模块402包括比较功能的定时器、通用定时器、A/D转换器、通信控制器和SPI扩展通讯模块。所述功率驱动模块403采用INFINEON公司生产制造的BTS724G芯片和BTS6143D芯片。所述BTS724G用来做左右转向灯(前后)、雾灯(前后)、示宽灯(前后)、刹车灯(后)、倒车灯(后)的保留控制及故障检测芯片；所述BTS6143D用做左远光灯(前)、右远光灯(前)、左近光灯(前)、右近光灯(前)的开关控制及故障检测芯片。所述电源管理模块采用Freescale公司生产的电源管理芯片MC33889。所述CAN通信模块包括MSCAN08控制器和CAN总线收发器，所述MSCAN08控制器是Freescale公司专为其8位和16位系列单片机定制的CAN控制器，所述MSCAN08控制器支持CAN2.0B。
如图2所示，所述车门控制器包括左前门控制器、右前门控制器、左后门控制器和右后门控制器，其中，左前门控制器最为典型，下面结合附图描述左前门控制器的结构和功能。
如图5-1所示，所述车门控制器包括微控制器模块501、电源管理及CAN通讯模块502、输入信号调理模块503和包括由玻璃升降机控制芯片41、中控门锁控制芯片42和后视镜控制模块43构成的输出信号驱动模块504，所述微控制器模块501分别通过I/O接口与所述输出信号驱动模块504相连；所述微控制器模块501通过SPI方式分别与所述电源管理及CAN通讯模块502和所述输入信号调理模块503连接，所述微控制器模块501通过I/O接口与输出信号驱动模块504连接。在所述的左前门门控制器中，所述微控制器模块501采用Freescale公司生产的微控制器MC68HC908GZ16芯片结构；所述电源管理及CAN通讯模块502采用MC33889结构芯片，为MCU微控制器单元提供+5V电源和低速容错CAN收发器；所述输入信号调理模块503采用MC33993芯片结构，用以检测22路开关输入信号和点火钥匙位置信息；所述玻璃升降电机控制芯片41采用Freescale公司的MC33486H桥驱动功率芯片；所述中控门锁控制芯片42采用英飞凌的BTS7710芯片；所述后视镜控制模块43包括后视镜调整控制芯片431、后视镜折叠控制芯片432和后视镜除霜控制芯片433；所述后视镜调整控制部件431采用TLE6208-3G芯片结构，所述后视镜折叠控制部件432采用MC33486芯片结构，所述后视镜除霜控制部件433采用BTS6143芯片结构。上述车门控制器有两种工作状态，包括接收系统状态和发送控制状态。其中，接收系统状态可以接收CAN总线上有关系统状态的信息，如点火信号、碰撞信号、车速信号等；发送控制状态可以向CAN总线上发送控制装置的各种状态信息。
如图6-1所示，本发明智能汽车车身网络控制系统装置中的遥控防盗器包括微控制器601、电源管理及CAN通讯模块602、震动传感器608和报警扬声器驱动模块607，还包括跳码遥控模块606、无线接收模块604、跳码解码模块605、温度传感器609、温度信号调理电路603；所述微控制器601通过SPI与电源管理及CAN通讯模块602连接，所述微控制器601通过A/D接口与所述温度信号调理电路603连接；所述温度传感器609经过分压后与信号调制电路603连接，所述微控制器601通过I/O口与震动传感器608连接；所述无线接收模块604与所述跳码解码模块605是通过串行数据线相连；所述微控制器601与所述跳码解码模块605通过I/O口连接；所述微控制器601通过I/O引脚与扬声器驱动模块607连接；如图6-2所示，所述温度信号调理电路603包括放大运算器U1和U2和热敏电阻组成。在所述遥控防盗器中，所述微控制器601采用Freescale公司生产的微控制器MC68HC908GZ16；所述电源管理模块602采用Freescale公司生产的电源管理芯片MC33889；所述CAN通信模块微控制器包括MSCAN08控制器和CAN总线收发器；所述温度传感器609采用热敏电阻结构，它的信号为电压信号，测量的温度范围为-30～+50度，所述温度传感器609测量的主要对象是车箱和外界环境，电压信号经过放大后，送到MCU601的A/D口，MCU601每60ms采集一次电压信号，经过50次采集后取平均值，通过查表的办法判断温度，再通过CAN总线把测量到的温度传递出去；所述温度信号调理电路602接收来自于所述温度传感器609的信号，通过电阻分压后，经过两个不同放大比的运算放大器U1和U2进行放大后，再通过微控制器601的A/D接口转换成数字量进行处理；所述温度信号调理电路603中的电阻采用的是在25℃状态下阻值为10k的负温度系数的热敏电阻；所述无线接收模块604采用灵敏度为106DB的超外差RX3400接收模块；所述遥控模块606采用HCS301-Keeloq跳码编码器；所述跳码解码模块605采用HCS512-Keeloq跳码解码器，其输出状态为高低电平，可直接被所述微控制器检测；所述报警扬声器驱动模块607中采用BTS724芯片为扬声器的驱动核心。
上述遥控防盗器的工作过程是微控制器MCU601的工作状态包括有防盗与非防盗两种状态。其中，在防盗状态下，可以实时检测震动传感器608有否被触发，若所述震动传感器608是在正常的工作状态下，则输出的信号为高电平，一旦被触发后输出信号为低电平。所述微控制器601，即单片机循环检测所述震动传感器608的信号，一旦发现震动传感器608被触发，就把控制扬声器的I/O口置高，高电平信号通过扬声器驱动模块607后变为12V，驱动扬声器向外报警，汽车网络系统中的防盗器同时通过总线向外发送命令使得车的转向灯闪烁。报警在30秒之内没有被遥控器终止的话，则停止报警，并再次进入防盗状态。总之，所述遥控防盗器接收遥控器的加密指令信息并使用Keeloq技术解码，同时发出对中控锁的操作指令；采集两路温度传感器的信息，并向总线发送温度信息；扫描震动传感器的输入信息，并发出声光报警。
下面结合附图详细描述本发明智能汽车车身网络控制方法。
本发明智能汽车车身网络控制系统装置中构建的车身控制网络为一个多主网络，每个节点均可以通过总线竞争与仲裁来占用总线，但从功能上讲，所述中央控制器是整个网络的核心，它监控整个网络并存储和记录网络的故障信息，同时发送各种指令信息。
本发明智能汽车车身网络控制方法包括以下步骤中央控制器控制步骤、汽车前、后灯组控制器控制步骤、车门控制器控制步骤和遥控防盗器控制步骤。
中央控制器控制步骤所述中央控制器的“灯光开关判断及CAN总线指令发送”子程序实时判断组合开关的位置信息并向总线发送相应指令，按照给定的时间间隔定时向总线发送点火钥匙位置信息和车速信息，同时接收总线上的故障信息并存储显示。如图3-1、图3-3所示，如图3-3所示，给设备上电后，主程序开始工作；初始化微控制器单元301的单片机MC68HC908AZ60；然后通过SPI接口初始化外围器件MC33889和MC33993，最后初始化LCD液晶显示屏305内部寄存器；读FLASH，调取故障信息码，若有故障，则显示故障码，若无故障，则显示一切正常。进入无限循环程序，中断计算车速，周期扫描开关接口状态，判断灯光状态，钥匙和雨刷开关和LCD翻屏键，调用各自的子程序模块，故障信息CAN中断接受，判断后存储到FLASH。由此可见，所述中央控制器工作过程中，开关触点扫描模块不断扫描组合开关的状态，通过检查状态的改变，向CAN总线发送相应的信息以控制其它节点的动作、通过LCD显示相应的信息(如左右转向灯信息)，并直接控制前雨刷电机和前洗涤泵。同时从CAN总线上接收其它各个节点发送的故障信息，将故障信息储存至单片机，同时在LCD液晶显示屏上显示相应内容。
汽车前、后灯组控制器控制步骤所述汽车前、后灯组控制器接收到总线传来的指令后，经过解码判断驱动相应的灯光打开或闭合，并实时检测灯光的状态，如发现断线、过流等状态后，自动进入保护状态并发送故障信息到总线上。如图4-1、图4-2和图4-3所示，所述汽车前、后灯组控制器控制步骤中包括汽车前后灯光控制器上电后主程序开始工作；初始化MCU单片机MC68HC908GZ16；通过SPI接口初始化外围器件MC33889；然后进入循环扫描程序，循环扫描CAN总线接收状态；如果接收到来自总线的指令，则首先对指令信息进行解码，然后调用相应的子程序控制相应灯光的开合；所有灯光的故障信息均通过中断申请MCU的响应，得到响应后，MCU将故障信息向CAN总线发布；同时，各灯光的驱动芯片会根据故障类型，自动进入保护或自恢复状态。总之，所述汽车前后灯组接收总线传来的指令并驱动相应灯光开启和闭合，具有各灯光负载的直接驱动能力，取消原有的继电器和保险丝，同时具有过流、过压、欠流、欠压和断线报警功能和故障信息的总线发送功能。
车门控制器控制步骤所述左前门控制器接收总线上的车速信息和钥匙位置信息，同时实时检测左前门上的按键信息，执行相应的动作，并向总线发送相应的指令，所述右前门控制器、左后门控制器和右后门控制器接收总线上的指令信息和本地的按键信息，并执行相应的动作，当上述任何一个车门控制器发生故障时，则向总线发送故障信息。如图5-1、图5-2和图5-3所示，其中，所述前车门控制器控制步骤中包括车门控制器上电后主程序开始工作；初始化单片机MC68HC908GZ16；通过SPI接口初始化外围器件MC33889和MC33993；然后进入循环扫描程序，循环扫描程序则根据接收到的指令依次执行对中控锁、门窗升降机、后视镜、指示灯的动作控制，同时通过CAN总线发送车门的故障信息以及根据条件决定是否进入休眠状态；车门的键盘指令以及来自CAN总线的指令均通过中断来申请MCU的相应，其中20ms定时中断用来判断键盘操作的时间；车窗的防夹功能通过检测电机的电流来判断；对各电机的驱动芯片会根据故障类型，自动进入保护或自恢复状态。总之，左前门控制器是其它三个车门的控制中心，可以控制其它三个车门的动作和后视镜的动作以及电加热等功能。四个车门节点均接收总线上的指令、信息以及各自控制开关的指令输入，完成对摇窗机、中控锁、后视镜的控制。
遥控防盗器控制步骤所述遥控防盗器接收遥控器的315M射频信息并解码，然后通过总线发送中控锁的控制指令，同时通过温度传感器检测车内外温度并向总线发送温度信息，遥控防盗器通过震动传感器检测车体是否存在异常震动来判断车辆是否安全，如果异常则声光提示来达到防盗的目的。如图6-1、图6-2和图6-3所示，所述遥控防盗器控制步骤包括遥控防盗器上电后主程序开始工作；初始化单片机MC68HC908GZ16；通过SPI接口初始化外围器件MC33889；然后进入循环扫描程序，循环扫描通过射频接收模块接收到的加密信息，并进行解码，根据解码结果决定执行打开中控锁或闭合中控锁；如果是闭合中控锁，则进入防盗状态，启动震动传感器，如有震动传感器响应，则报警，否则，读温度传感器信息，并向CAN总线发送。
下面以车门控制器分别完成升降器控制、集控门锁控制和左右后视镜控制为例更进一步说明器工作过程。
一、车门控制器完成升降器控制的工作过程。
1.首先，明确在本发明系统中点火开关接通包括下列功能(1)按动升降器开关上升/下降键＜＝300毫秒，使升降器进行自动上升/下降；(2)在自动上升/下降时再次触动按动升降器开关上升/下降键＜＝300毫秒，使升降器停止自动上升/下降；(3)在自动上升/下降时再次触动按动升降器开关上升/下降键＞＝300毫秒，使升降器转为手动上升/下降；(4)按动升降器开关上升/下降键＞＝300毫秒，使升降器进行手动上升/下降；(5)在手动上升/下降时释放升降器开关上升/下降键，使升降器停止上升/下降；(6)按动控制开关中升降器开关上升/下降按钮，向CAN总线上发送相应的按钮按下信号；(7)释放控制开关中升降器开关上升/下降按钮，向CAN总线上发送相应的按钮按下信号。
2.对上述点火开关断开后的工作过程是当接收到CAN总线上“集控门锁外部闭锁”信号后，检查升降器状态；若发现升降器还没有上升到顶，则使升降器自动上升到顶，同时向CAN总线上发送“集控门锁外部闭锁”信号；若升降器上升到顶，则只向CAN总线上发送“集控门锁外部闭锁”信号。
3.当发生碰撞时的过程过程，当接收到CAN总线上“发生碰撞”信号且点火开关接通时，则将所有车门的升降器下降到底；此时，除非关闭点火开关，再次上电，否则不可对升降器进行控制。
二、车门控制器完成集控门锁控制的工作过程。
(1)当接收到CAN总线上“发生碰撞”信号且点火开关接通时，使集控门锁开锁；除非重新上电，闭锁器不能关闭(保持开状态)；(2)接受到CAN总线上车速＞15km/h，使门锁闭锁；同时向总线上发送该消息；(3)接收到集控门锁开关的“开锁”信号，使门锁执行开锁动作，同时向CAN总线上发送“集控门锁外部开锁”命令；(4)接收到集控门锁开关的“闭锁”信号，检测门接触开关的状态；若该门已经关闭，则向CAN总线上发送“询问门状态”信号；若其余三扇门都已经关闭，则使门锁执行相应的闭锁动作，同时向CAN总线上发送“集控门锁外部闭锁”命令；(5)接收到CAN总线上“询问门状态”信号，检测门接触开关的状态，将该状态发送到CAN总线上；(6)接收到集控门锁车内按钮的“开锁”信号，使门锁执行开锁动作，同时向CAN总线上发送“集控门锁内部开锁”命令；(7)接收到集控门锁车内按钮的“闭锁”信号，检测门接触开关的状态；若该门已经关闭，则向CAN总线上发送“询问门状态”信号；若四扇门都已经关闭，则使门锁执行相应的闭锁动作，同时向CAN总线上发送“集控门锁内部闭锁”命令。
三、车门控制器完成左右后视镜控制的工作过程。
(1)后视镜控制在点火开关接通时起作用；(2)根据后视镜操作信号进行后视镜电机相应地动作，后视镜操作信号停止后使后视镜电机停止动作，同时，向CAN总线上发送相应的信号。
本发明智能汽车车身网络控制系统装置是针对轿车进行设计的，由左前门、右前门、左后门和右后门四个主要节点组成的CAN网络系统，其中，取消MC33993触点监测芯片，保留使用MC68HC908GZ16的I/O扩展了五路触点监测输入作为右前门的控制节点；取消后视镜控制模块43及模块3中的MC33993触点监测芯片，保留使用MC68HC908GZ16的I/O扩展了五路触点监测输入作为左后车门和右后车门的控制系统。这四个节点通过CAN网络接收由中央控制器及辅助控制器发来的车辆驾驶信息，比如点火钥匙位置，车辆速度等信息及防盗报警信息等等，同时向网络发布有关车门节点的各部件状态信息(包括故障信息)等等，四个车门之间CAN网络相互交换控制信息协调工作。
本发明汽车车身网络控制系统的主要功能有1.警示显示1)开车未系安全带，安全带警告灯闪烁，蜂鸣器蜂鸣；2)发动机点火后，若有车门未关闭或关闭不良，则对应的仪表警告灯点亮；3)液晶信息显示屏可以显示车内外实际温度、日期和时间，并具有当前故障报警汉字显示功能和故障码翻屏显示功能。
2.智能控制1)每个电动车窗都具有防夹反转功能，即在玻璃升到中途遇到障碍物时会反转下降约150mm，以防止夹伤用户，而在玻璃运动到上止点时，又会关紧玻璃；2)如发动机熄火，车门锁闭，则自动关闭车灯和车窗；3)当车速大于10km/h时，自动锁闭中控锁；4)当钥匙由ON变为OFF时，中控锁自动开。
3.遥控功能1)射频发射和接收采用315Mhz信号，通过Keeloq技术进行编码和解码，每次发送和接收码随机生成，增强了安全性；2)中央控制器接收遥控指令，并向总线发送4.智能检测和诊断1)具有汽车电器设备的过压、过流、欠压、欠流、防电路反接的自动保护功能和错误消除后的自动恢复功能；2)具有自动检测和网络诊断功能；3)具有故障码存储功能。
5.车内照明1)变光式车内灯控制以短衰减的形式灭灯；2)对驾驶台的所有背光灯(如开关、仪表等)进行调光驱动。
本发明汽车车身网络控制系统中通讯接口及特点有1.采用双绞线传送数据；2.传输数据的速率为125kb/s；3.每个控制单元发送信息的时间间隔为20ms；4.优先权顺序为1)中央控制单元；2)前灯组控制单元；3)后灯组控制单元；4)左前车门控制单元；5)右前车门控制单元；6)左后车门控制单元；7)右后车门控制单元；8)遥控防盗控制单元。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
权利要求
1.一种智能汽车车身网络控制系统装置，包括中央控制器和车门控制器，其特征在于，还包括汽车灯组控制器和遥控防盗器；所述中央控制器包括分别与MCU单元连接的电源管理及CAN通讯模块、开关触点扫描模块、车速信号调理电路、电机驱动模块和LCD显示模块；所述电机驱动模块包括分别与MCU相连的两路电机驱动电路，其中一路连接洗涤泵，另一路以PWM调速方式与雨刮电机连接；所述车速信号调理电路由运算放大器LM224、触发器HC14和低速光耦构成；所述电源管理及CAN通讯模块通过其上的3线SPI与MCU接口；所述开关触点扫描模块通过SPI接口与MCU连接，LCD显示模块通过8个并口线与MCU直接相连，电机驱动模块上的两路电机驱动电路分别通过一个三极管与MCU连接，车速信号调理电路经过触发器HC14连接到MCU；所述汽车灯组控制器包括依次连接的电源管理及CAN通讯模块、MCU模块和功率驱动模块；所述电源管理及CAN通讯模块与所述MCU模块之间通过SPI口通讯，所述MCU模块中的通信控制器与所述电源管理模块中的CAN收发器接口，所述MCU与所述功率驱动模块通过I/O口相连；所述车门控制器包括微控制器模块、电源管理及CAN通讯模块、输入信号调理模块和包括由玻璃升降电机控制芯片、中控门锁控制芯片和后视镜控制模块构成的输出驱动模块，所述微控制器模块分别通过I/O接口与所述输出驱动模块相连；所述微控制器模块通过SPI方式分别与所述电源管理及CAN通讯模块和所述输入信号调理模块连接，所述微控制器模块通过I/O接口与输出驱动模块连接；所述遥控防盗器包括微控制器、电源管理及CAN通讯模块、震动传感器和报警扬声器驱动模块，还包括跳码遥控模块、无线接收模块、跳码解码模块、温度传感器、温度信号调理电路；所述微控制器通过SPI与电源管理及CAN通讯模块连接，所述微控制器通过A/D接口与所述温度信号调理电路连接；所述温度传感器经过分压后与信号调制电路连接，所述微控制器通过I/O口与震动传感器连接；所述无线接收模块与所述跳码解码模块是通过串行数据线相连；所述微控制器与所述跳码解码模块通过I/O口连接；所述微控制器通过I/O引脚与扬声器驱动模块连接；所述温度信号调理电路包括放大运算器U1和U2和热敏电阻组成；上述各控制器通过CAN总线构成一个局部网络，其通信速率为125Kbps，应用层信息编码采用SAE J1939的编码规则。
2.根据权利要求1所述智能汽车车身网络控制系统装置，其中，在所述中央控制器中，所述MCU采用MC68HC908AZ60单片机结构；所述电源管理及CAN通讯模块采用MC33889结构芯片，用来为MCU提供+5V电源和低速容错CAN收发器；所述的开关触点扫描模块采用MC33993结构芯片，所述开关触点扫描模块与22路开关连接，用以检测22路开关输入信号；所述中央控制器中的电机驱动电路采用BTS6143D芯片结构；所述LCD显示模块采用OCM4X8C液晶显示模块。
3.根据权利要求1所述智能汽车车身网络控制系统装置，其中，所述汽车灯控制器包括汽车前灯组控制器和汽车后灯组控制器；在所述的汽车灯组控制器中，所述ECU模块采用型号为MC68HC908GZ16的8位微控制器，所述ECU包括比较功能的定时器、通用定时器、A/D转换器、通信控制器和SPI扩展通讯模块；所述功率驱动模块采用INFINEON公司生产制造的BTS724G芯片和BTS6143D芯片；所述BTS724G用来做左右转向灯(前后)、雾灯(前后)、示宽灯(前后)、刹车灯(后)、倒车灯(后)的开关控制及故障检测芯片；所述BTS6143D用做左远光灯(前)、右远光灯(前)、左近光灯(前)、右近光灯(前)的开关控制及故障检测芯片。
4.根据权利要求1所述智能汽车车身网络控制系统装置，其中，所述车门控制器包括左前门控制器、右前门控制器、左后门控制器和右后门控制器；在所述的车门控制器中，所述微控制器模块采用Freescale公司生产的微控制器MC68HC908GZ16芯片；所述电源管理及CAN通讯模块采用MC33889芯片，为MCU微控制器单元提供+5V电源和低速容错CAN收发器；所述输入信号调理模块采用MC33993芯片，用以检测22路开关输入信号和点火钥匙位置信息；所述玻璃升降电机控制芯片采用Freescale公司的MC33486H桥驱动功率芯片；所述中控门锁控制芯片采用英飞凌的BTS7710芯片；所述后视镜控制模块包括后视镜调整控制芯片、后视镜折叠控制芯片和后视镜除霜控制芯片；所述后视镜调整控制芯片采用TLE6208-3G芯片，所述后视镜折叠控制芯片采用MC33486芯片，所述后视镜除霜控制芯片采用BTS6143芯片。
5.根据权利要求1所述智能汽车车身网络控制系统装置，其中，在所述遥控防盗器中，所述微控制器采用Freescale公司生产的微控制器MC68HC908GZ16；所述电源管理模块采用Freescale公司生产的电源管理芯片MC33889；所述CAN通信模块微控制器包括MSCAN08控制器和CAN总线收发器；所述温度信号调理电路接收来自于所述温度传感器的信号，通过电阻分压后，经过两个不同放大比的运算放大器U1和U2进行放大后，再通过微控制器的A/D接口转换成数字量进行处理；所述温度信号调理电路中的电阻采用的是在25℃状态下阻值为10k的负温度系数的热敏电阻；所述无线接收模块采用灵敏度为106DB的超外差RX3400接收模块；所述遥控模块采用HCS301-Keeloq跳码编码器；所述跳码解码模块采用HCS512-Keeloq跳码解码器，其输出状态为高低电平，可直接被所述微控制器检测；所述报警扬声器驱动模块中采用BTS724芯片为扬声器的驱动核心。
6.采用如权利要求1所述的智能汽车车身网络控制系统的方法，其特征在于包括以下步骤中央控制器控制步骤所述中央控制器的“灯光开关判断及CAN总线指令发送”子程序实时判断组合开关的位置信息并向总线发送相应指令，按照给定的时间间隔定时向总线发送点火钥匙位置信息和车速信息，同时接收总线上的故障信息并存储显示；汽车前、后灯组控制器控制步骤所述汽车前、后灯组控制器接收到总线传来的指令后，经过解码判断驱动相应的灯光打开或闭合，并实时检测灯光的状态，如发现断线、过流等状态后，自动进入保护状态并发送故障信息到总线上；车门控制器控制步骤所述左前门控制器接收总线上的车速信息和钥匙位置信息，同时实时检测左前门上的按键信息，执行相应的动作，并向总线发送相应的指令，所述右前门控制器、左后门控制器和右后门控制器接收总线上的指令信息和本地的按键信息，并执行相应的动作，当上述任何一个车门控制器发生故障时，则向总线发送故障信息；遥控防盗器控制步骤所述遥控防盗器接收遥控器的315M射频信息并解码，然后通过总线发送中控锁的控制指令，同时通过温度传感器检测车内外温度并向总线发送温度信息，遥控防盗器通过震动传感器检测车体是否存在异常震动来判断车辆是否安全，如果异常则声光提示来达到防盗的目的。
7.根据权利要求6所述的智能汽车车身网络控制系统的方法，其中，所述中央控制器的控制步骤更进一步包括给设备上电后主程序开始工作；初始化中央控制器单元的单片机MC68HC908AZ60；然后通过SPI接口初始化外围器件MC33889和MC33993，最后初始化LCD显示屏内部寄存器；读FLASH，调取故障信息码，若有故障，则显示故障码，若无故障，则显示一切正常；进入无限循环程序，中断计算车速，周期扫描开关接口状态，判断灯光状态、钥匙和雨刷开关及LCD翻屏键，调用各自的子程序模块，故障信息CAN中断接受，判断后存储到FLASH。
8.根据权利要求6所述的智能汽车车身网络控制系统的方法，其中，所述汽车前、后灯组控制器控制步骤中更进一步包括汽车前后灯光控制器上电后主程序开始工作；初始化MCU单片机MC68HC908GZ16；通过SPI接口初始化外围器件MC33889；然后进入循环扫描程序，循环扫描CAN总线接收状态；如果接收到来自总线的指令，则首先对指令信息进行解码，然后调用相应的子程序控制相应灯光的开合；所有灯光的故障信息均通过中断申请MCU的响应，得到响应后，MCU将故障信息向CAN总线发布；同时，各灯光的驱动芯片会根据故障类型，自动进入保护或自恢复状态。
9.根据权利要求6所述的智能汽车车身网络控制系统的方法，其中，所述车门控制器控制步骤中更进一步包括车门控制器上电后主程序开始工作；初始化单片机MC68HC908GZ16；通过SPI接口初始化外围器件MC33889和MC33993；然后进入循环扫描程序，循环扫描程序则根据接收到的指令依次执行对中控锁、门窗升降机、后视镜、指示灯的动作控制，同时通过CAN总线发送车门的故障信息以及根据条件决定是否进入休眠状态；车门的键盘指令以及来自CAN总线的指令均通过中断来申请MCU的相应，其中20ms定时中断用来判断键盘操作的时间；车窗的防夹功能通过检测电机的电流来判断；对各电机的驱动芯片会根据故障类型，自动进入保护或自恢复状态。
10.根据权利要求6所述的智能汽车车身网络控制系统的方法，其中，所述遥控防盗器控制步骤中更进一步包括遥控防盗器上电后主程序开始工作；初始化单片机MC68HC908GZ16；通过SPI接口初始化外围器件MC33889；然后进入循环扫描程序，循环扫描通过射频接收模块接收到的加密信息，并进行解码，根据解码结果决定执行打开中控锁或闭合中控锁；如果是闭合中控锁，则进入防盗状态，启动震动传感器，如有震动传感器响应，则报警，否则，读温度传感器信息，并向CAN总线发送。
全文摘要
本发明公开了一种智能汽车车身网络控制系统装置，包括中央控制器、车门控制器、汽车灯组控制器和遥控防盗器；所述中央控制器包括MCU、开关触点扫描模块、车速信号调理电路、电机驱动模块和LCD显示模块；所述汽车灯组控制器包括MCU和功率驱动模块；所述车门控制器包括微控制器模块、输入信号调理模块和输出驱动模块，所述遥控防盗器包括微控制器、电源管理及CAN通讯模块、震动传感器和报警扬声器驱动模块、跳码遥控模块、无线接收模块、跳码解码模块、温度传感器、温度信号调理电路；上述各控制器通过CAN总线构成一个局部网络，应用层信息编码采用SAE J1939的编码规则。本发明中还公开了相应系统的控制方法。
文档编号H02P27/04GK1804741SQ200510122299
公开日2006年7月19日 申请日期2005年12月12日 优先权日2005年12月12日
发明者龚进峰, 曹健, 汪葵, 黄森仁, 赵君鑫, 戎辉 申请人:天津卡达克汽车高新技术公司