基于ARM的汽车电子控制系统单元设计

　　随着电子控制系统单元(ECU)在汽车上广泛应用,汽车电子化程度越来越高。电控系统的增加虽然提高了汽车的动力性、经济性和舒适性,但随之增加的复杂电路,必然导致车身布线庞大而且复杂,安装空间短缺。同时,为了提高电控单元信息利用率,要求大批的数据信息能在不同的电子单元间共享,汽车综合控制系统中大量的控制信号也需要实时交换,不同功能电子控制系统单元间的数据通信变得越来越重要。因此对电子控制系统单元的设计提出了越来越高的要求,不仅要求通信网络应具有通信速率高、准确、可靠性高的特点,同时要求控制模块上应具有控制实效性高、空间小等优点。

　　本文采用了基于CAN总线技术,设计开发了应用于汽车网络系统中的电子控制系统单元。

　　1 电子控制系统单元CAN通信模块的设计

　　根据CAN通信原理,电子控制系统单元CAN通信模块硬件主要由CAN控制器、CAN驱动器及中心微处理器构成。传统的CAN通信模块采用51系列的单片机作为中心处理器,SJA1000作为CAN控制器,PCA82C250作为CAN驱动器。这种方案所占空间大,外围接口扩展局限,同时功耗高。本设计中,我们采用内嵌有CAN控制器的LPC2119和TJA1050总线驱动器构成电子控制系统单元的CAN通信模块。CAN通信模块硬件图如图1所示。

　　LPC2119内带有ARM7内核,具有封装小、功耗低、多个32位定时器、4路10位ADC、2路CAN以及多达9个外部中断等优点。TJA1050是Philips公司生产的,用以替代PCA82C250的高速CAN总线驱动器。该器件提供了CAN控制器与物理总线之间的接口以及对CAN总线的差动发送和接收功能。对于由"弱"终端构成的端节点,TJA1050外围的

　　电阻和电容能改善系统的EMC性能。实践证明,采用LPC2119和TJA1050构造CAN通信

　　模块,外围扩展能力强,空间小,同时改进电磁辐射(EME)性能和抗电磁干扰(EMI)性能。

　　2 电子控制系统单元控制模块的设计

　　传统的"蜘蛛网式"控制模块,电路复杂,维修难度高。本设计中,我们采用功率模块、人机通信模块、状态量输入模块的结合,构造出电子控制系统单元控制模块,提高了整个系统的可观性和实效性。控制模块硬件图如图2所示。

　　2.1 功率模块

　　考虑到汽车功率负载大及LPC2119的I/O口驱动的局限,系统中采用功率模块作为中心微处理器与功率负载之间的桥梁。

　　设计中,我们采用摩托罗拉公司生产的MC33888功率器件控制远光灯、近光灯、倒车灯、刹车灯。MC33888内部集成有四路高端灯驱动器和8路继电器或发光二极管驱动器,是一个可控制网络,具有在板诊断、与微控制器通信报错能力及故障软化等优点。考虑到车内灯和示廊灯的功率相对比较大,我们采用MC33487功率器件进行控制。MC33487内部集成两路带有电流感应的20毫欧姆高端驱动器,电流输出4.5A.