专利名称：基于can和sae j1939的客车车灯控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种客车车灯控制装置，尤其是一种基于CAN和SAE J1939的客车车灯控制装置。
背景技术：
随着社会的进步和科学技术的发展，客车的功能性要求越来越高。 客车中各ECU (Electronic Control Unit,电子控制单元)的大量应用， 能够很好地满足客车安全性、舒适性和环保性的要求。
现代客车车灯数目众多，在客车中起着照明、信号指示和美观的作 用。如图1-1和图1-2所示，客车车灯传统控制方法利用开关的开、合
来实现整个车灯电路的截止和导通。对于小电流负载，电源通过导线用 一根熔断丝和开关控制车灯(图1-1);对于大电流负栽，由于车灯开关 触点允许流过的电流有限，为防止车灯开关的触点烧蚀，采用继电器控 制车灯开关(图1-2)。由于客车车灯传统控制方法采用的是点到点式的 连接与控制，每个车灯都需要一根或两根(回路)导线与控制开关进行 连接，导线的长度、根数、接点都与车灯的数量成正比，尤其是大型和 特大型客车，线束会明显增长。对于发动机后置的客车，还需将动力线 牵引至驾驶室配电盒，再给各个车灯供电，这也增加了线束的质量与体 积。同时，客车车灯传统控制方法没有车灯状态反馈功能，增加了检修 的复杂程度，给客车行驶带来安全隐患。而在特定事件下，客车车灯的 开关动作与其它客车ECU之间具有关联性和时序性，关联控制与行车安 全性密切相关，但客车车灯的传统控制方法并不能实现客车各ECU的关 联控制。因此，有必要采用车栽网络技术实现车灯的网络化控制，以减
少线束，实现信息网络传输和共享；检测和反馈车灯状态，提高检修能 力；实现车灯和其他客车ECU的关联控制，提高行车安全性。
在多种车栽网络才支术中，CAN (Controller Area Network,控制器 局域网)以其良好的运行特性，即高的可靠性和独特的设计，特别适合 现代客车各ECU间的互联通信。CAN是德国博世公司在20世纪80年代初， 为了解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一 种串行数据通讯协议。它的短帧数据结构、非破坏性总线性仲裁技术以 及灵活的通讯方式，适应了汽车的实时性和可靠性要求。SAE J1939是 SAE (Society of Automotive Engineers,美国汽车工程师学会)以CAN2. OB 为基础制定了应用层通信协议，定义了统一的地址编码系统，实现了不 同生产厂商的汽车ECU的信息共享，减少了传感器数量，提高了系统的 通用性和可靠性。
《城市车辆》2001年5期中"电子技术在现代客车上的应用" 一文 中介绍了客车电器布线问题，并介绍了电子布线技术。中国专利公开号 CN 1780247A,公告日是2006年5月31日，发明创造的名称为汽车车身 CAN总线控制系统，该申请案公开了一种汽车车身控制系统，基于LIN总 线实现灯组控制。以上文件的不足之处是没有结合国际标准设计通用的 客车车灯网络控制的应用层协议，且LIN是一种单主多从的总线，不能
实现多主通信。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种减少客车车灯线束，提高安装、检修、 负栽能力，实现网络化控制的基于CAN和SAE J1939的客车车灯控制装 置，以克服现代客车电子控制技术的不足。
为了实现上述目的，本实用新型由微控制器、光电耦合器、CAN收发
器、CAN接口、功率驱动芯片和支持电路构成，微控制器采用32位ARM 微控制器，CAN收发器采用CAN高速收发器，其特点是CAN收发器通过 光电耦合器与孩支控制器连4妾，CAN ^妻口由串4亍接口连接CAN收发器的CANL 和CANH引脚，功率驱动芯片釆用智能双路控制驱动芯片，支持电路包括 电源电路，振荡电路和复位电路。
上述微控制器采用32位ARM微控制器LPC2119, CAN收发器采用CAN 高速收发器TJA1050， CAN接口由RS232接口的2针和7针分别连接CAN 收发器TJA1050的CANL和CANH引脚，功率驱动芯片采用MC33286和 MC33288智能双路控制驱动芯片，支持电路由二极管整流、RC滤波、78M05 和SPX1117M3-1. 8/3. 3稳压芯片构成电源电路，由11. 0592MHz晶振构成 振荡电路，由MAX708SD和74HC125芯片构成复位电路
由于本实用新型采用CAN总线连接客车车灯控制装置，基于SAE J1939设计应用层协议，使得本实用新型的有益效果是(l)减少线束， 实现信息的网络传输和共享；(2)检测和反馈车灯状态，提高检修能力； (3)实现客车车灯和其他客车ECU的关联控制，提高行车安全性。
图1-1是小电流客车车灯传统控制方法。 图l-2是大电流客车车灯传统控制方法。 图2为本实用新型的结构示意图。 图3为本实用新型的电源电路图。
图4为本实用新型的功率驱动芯片与微控制器的连接原理图。 图5是CAN2. OB和SAE J1939的标识符格式图。 图6是基于SAE J1939的客车车灯控制命令数据帧中8字节的位定 义规范图。
图7是基于SAE J1939的客车车灯状态反馈数据帧中8字节的位定 义规范图。
图8是客车车灯控制装置的主程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细描述。
在图2中，本实用新型的核心微控制器是基于ARM内核的微控制器 LPC2119。该微控制器是一款基于支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7 TDMI-S MCU，带有128KB嵌入的高速Flash存储器。它集成的CAN控制 器兼容CAN2. 0B，全局^r收滤波器可以识别所有的11位和29位Rx标识 符。功率驱动芯片采用MC33286和MC33288,它们是汽车专用功率器件， 设有两路驱动通道，通过两路输入端口将CPU引脚电平信号引入，经过 内部的逻辑处理模块转换成输出通道的电平变化，从而控制车灯的开关 动作。此外，该功率驱动芯片还具有状态检测功能。对于CAN的接口电 路部分，本实用新型采用了 PHILIPS公司的TJA1050高速CAN总线收发 器作为CAN总线的物理层接口芯片，采用LPC2119内含的CAN数据链路 层协议控制器作为CAN控制器。为了避免车内的电磁干扰，微控制器 LPC2119与TJA1050之间采用光电耦合器连接。
在图3中，车载电源24V通过CZ1接口进入后连接二极管D1，整流 后连接稳压芯片78M05的Vin引脚，Cl、 C2、 C3、 C4构成RC滤波电容， Vout引脚输出稳压后的电压5V;将产生的5V电压分别通过稳压芯片输 出1.8V和3. 3V供微控制器使用。由11.0592MHz晶振构成振荡电路；由 MAX708SD和74HC125芯片构成复位电路。
在图4中，Vbat是系统电源电压(直流24V)。 IN1和IN2是两个输 入引脚，分别与孩t控制器的I/O 口 PO. 4和PO. 5连接，当对应的I/O输
出电平为逻辑"0"时，相应的输出(0UT1和0UT2)被关闭；当对应的 1/0输出电平为逻辑"1"时，相应的输出(0UT1和0UT2)被激活；如果 对应的1/O输出电平均为逻辑"0"时，该器件进入节电模式(睡眠状态)。 引脚0UT1和0UT2分别是对应IN1和IN2的输出，并分别都有两个引脚， 连接客车车灯时需要将两个相同的输出短接。Stl和St2分别是对应的两 个通道的状态引脚，因为内部结构是开漏的，所以需要增加一个5V的上 拉电阻。如果该器件工作正常，对应的状态为高电平，如果该器件其中 一个通道过载或者过热，那么对应的输出状态为低电平，由此可以;险测 整个器件的工作状态，以利于排错。Vgnd为接地引脚，接地时需要与整 个系统共地。
在图5中，SAEJ1939是基于CAN2. OB的扩展帧格式定义的CAN应用 层协议，29位标识符由P (Priority,优先权位)、R (Reservation, 保留位)、DP (Data Page,数据页位)、PF (PDU Format,协议数据单元 格式)、PS (PDU Specific,协议数据单元细节)和SA ( Source Address, 源地址)组成。SAEJ1939数据帧中除了图4中的标识符外，还包括8字 节(64位)的数据域。
在图6中，车灯控制命令数据帧由参数组编号65089 ( 0xFE41)区分， 车灯控制命令数据帧中8字节的各位定义了车灯控制命令规范，00表示 不工作、Ol表示工作、IO表示保留。
在图7中，车灯状态反馈数据帧由参数组编号65088 ( 0xFE40)区分， 车灯状态反馈数据帧中8字节的各位定义了车灯状态规范，OO表示不工 作、Ol表示工作、10表示故障检测、ll表示不可用。
在图8中，程序开始执行时首先初始化该装置，将对应车灯的1/0 控制口输出方向设置为输出，并且初始化CAN控制器、看门狗及定时器，
接着等待CAN报文的接收中断。如果没有中断，则需要做喂看门狗操作， 接着继续等待中断；如果有CAN数据帧的接收中断，则读取CAN数据帧， 按照所采用车灯控制命令数据帧中8字节的位定义规范进行解析，控制 微控制器对应I/O 口的变化，并由功率驱动芯片完成车灯的开关操作。 为了进一步保证整个装置的抗干扰性，本实用新型采用看门狗从软件上 提高系统的抗扰性，即每隔一定的时间对看门狗进行一次喂狗操作，假 如由于某种原因导致系统程序跑飞，那么该装置会自动复位，进入正常 的运行状态。转向灯的闪烁功能釆用定时器定时0. 5s实现。
本实用新型采用CAN总线接收客车车灯开关指令，基于SAE J1939 制定车灯控制命令数据帧和车灯状态反馈数据帧规范，通过微控制器的 I/O 口连接和控制功率驱动芯片，由功率驱动芯片驱动车灯动作，并反馈 车灯状态。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现 有技术。
权利要求1、一种基于CAN和SAE J1939的客车车灯控制装置，由微控制器、光电耦合器、CAN收发器、CAN接口、功率驱动芯片和支持电路构成，微控制器采用32位ARM微控制器，CAN收发器采用CAN高速收发器，其特征在于CAN收发器通过光电耦合器与微控制器连接，CAN接口由串行接口连接CAN收发器的CANL和CANH引脚，功率驱动芯片采用智能双路控制驱动芯片，支持电路包括电源电路，振荡电路和复位电路。
2、 如权利要求1所述的基于CAN和SAE J1939的客车车灯控制装置， 其特征在于微控制器采用32位ARM微控制器LPC2119, CAN收发器采 用CAN高速收发器TJA1050， CAN接口由RS232接口的2针和7针分别连 接CAN收发器TJA1050的CANL和CANH引脚，功率驱动芯片采用MC33286 和MC33288智能双路控制驱动芯片，支持电路由二极管整流、RC滤波、 78M05和SPX1117M3-L 8/3. 3稳压芯片构成电源电路,由11. 059層z晶振构成振荡电路，由MAX708SD和74HC125芯片构成复位电路。
专利摘要本实用新型涉及一种基于CAN和SAE J1939的客车车灯控制装置，由微控制器、光电耦合器、CAN收发器、CAN接口、功率驱动芯片和支持电路构成，微控制器采用32位ARM微控制器，CAN收发器采用CAN高速收发器，其特点是CAN收发器通过光电耦合器与微控制器连接，CAN接口由串行接口连接CAN收发器的CANL和CANH引脚，功率驱动芯片采用智能双路控制驱动芯片，支持电路包括电源电路，振荡电路和复位电路。由于本实用新型采用CAN总线连接客车车灯控制装置，基于SAE J1939设计应用层协议，使得本实用新型的有益效果是(1)减少线束，实现信息的网络传输和共享；(2)检测和反馈车灯状态，提高检修能力；(3)实现客车车灯和其他客车ECU的关联控制，提高行车安全性。
文档编号H05B37/02GK201001223SQ20072008331
公开日2008年1月2日 申请日期2007年1月26日 优先权日2007年1月26日
发明者于翔鹏, 胜 刘, 周建华, 李刚炎, 剑 胡 申请人:武汉理工大学