摘要：
本设(she)计介(jie)绍一(yi)种基于CAN/LIN总线(xian)式的汽车BCM系统，该方案采用(yong)(yong)带ECAN™ PIC18F45K80增(zeng)强型闪存单(dan)片机作为主(zhu)控芯片，采用(yong)(yong)智能(neng)功率开关（IPS）AUIPS6011组成H桥(qiao)(qiao)电(dian)(dian)路(lu)实现电(dian)(dian)机正反转，使H桥(qiao)(qiao)电(dian)(dian)路(lu)的设(she)计具有过(guo)(guo)流关断，过(guo)(guo)温关断，电(dian)(dian)机软启动等(deng)保护功能(neng)，提高了(le)系统的可(ke)靠性。

关键词：
CAN/LIN总线(xian) 智能(neng)功(gong)率开关（IPS）AUIPS6011 PIC18F45K80

1、引言
车(che)(che)身控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)器（即BCM）是汽车(che)(che)电(dian)子的一(yi)个重要(yao)应(ying)用，随着汽车(che)(che)电(dian)子的发展以(yi)及人们对舒(shu)适性(xing)，安全性(xing)的要(yao)求更高(gao)，集CAN/LIN总(zong)线(xian)通信，智能灯光(guang)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)，雨刷控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)，电(dian)动后视镜控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)，电(dian)动防夹(jia)车(che)(che)窗控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)，RKE无(wu)钥匙进入系统等于(yu)一(yi)体的车(che)(che)身控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)模块（BCM）正(zheng)在成为一(yi)种趋势。

本设计是基(ji)于CAN/LIN总(zong)(zong)线式的汽(qi)车(che)BCM系(xi)(xi)统(tong)，该(gai)系(xi)(xi)统(tong)主要由开关信(xin)号(hao)输入和输出控制组成(cheng)，输入包括一系(xi)(xi)列开关信(xin)号(hao)和脉冲信(xin)号(hao)，输出控制包括门锁、灯光、车(che)窗、报(bao)警器等控制，通过LIN总(zong)(zong)线与车(che)窗节点进行通信(xin)。

2、整体架构
本设(she)计采用(yong)PIC18F45K80单片(pian)机作(zuo)为主控芯片(pian)，用(yong)PIC18F25K80作(zuo)为副窗控制(zhi)芯片(pian)，各节点(dian)之间通过(guo)LIN总线实现通信。

3、硬件设计
3.1、MCU外围电路设(she)计

PIC18F45K80芯片是Microchip（美国微芯）公司推出的一款采用nanoWatt XLP 技术、带ECAN™ 增强型闪存单片机，其芯片资源及特性如下：
■ 宽工作电压范围：1.8V 至5.5V；
■ 工作速度最高可达64 MHz，满足BCM的时时性需求；
■ 32 KB 的片上闪存程序存储器，满足BCM多功能的程序设计需求；
■ 8 x 8 单周期硬件乘法器；
■ 休眠模式电流最低为13 nA （典型值），满足系统对功耗设计需求；
■ 丰富的外设模块（符合CAN 2.0B Active 规范的CAN控制器；5 个CCP/ECCP 模块；5 个8/16 位定时器/ 计数器模块； 2 个模拟比较器；可配置的参考时钟输出;高灌/ 拉电流：25 mA/25 mA（PORTB 和PORTC）；最多4 个外部中断； 1 个主同步串行口（Master Synchronous Serial Port，MSSP）模块； 2 个增强型可寻址USART 模块， 支持LIN/J2602， 自动波特率检测;最多具有11 路通道的12 位A/D 转换器； 数据信号调制器模块）。
■ PIC18F45K80单片机片需要在每对电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源引(yin)脚（例(li)如，VDD/VSS 和AVDD/AVSS）上使(shi)(shi)(shi)(shi)用去耦(ou)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)。使(shi)(shi)(shi)(shi)用去耦(ou)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)时，建(jian)议(yi)使(shi)(shi)(shi)(shi)用参数(shu)为0.1 μF（100 nF）、10-20V的(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)。该电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)应具有低ESR，谐振(zhen)频率为200 MHz 或更高。建(jian)议(yi)使(shi)(shi)(shi)(shi)用陶瓷电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)。PIC18FXXKXX 器(qi)件会永久(jiu)性地(di)使(shi)(shi)(shi)(shi)能(neng)稳压(ya)(ya)器(qi)，需要在VCAP/VDDCORE 引(yin)脚上使(shi)(shi)(shi)(shi)用低ESR （< 5Ω）电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)，以稳定稳压(ya)(ya)器(qi)的(de)输出电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)。VCAP/VDDCORE 引(yin)脚一定不能(neng)与(yu)VDD 连(lian)接(jie)，并(bing)且必(bi)须使(shi)(shi)(shi)(shi)用10 μF 的(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)接(jie)地(di)。可以使(shi)(shi)(shi)(shi)用陶瓷电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)或钽电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)。表(biao)1 列出了一些适用电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)的(de)示例(li)。同等规(gui)格的(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)都(dou)可以使(shi)(shi)(shi)(shi)用。

3.2、主电源电路设计
MCP16301是一款(kuan)DC/DC电(dian)(dian)(dian)源芯片,输入电(dian)(dian)(dian)压范围最高(gao)(gao)可达30V，输出电(dian)(dian)(dian)流最高(gao)(gao)可达500MA，最高(gao)(gao)效率可达96%，电(dian)(dian)(dian)路如下：

3.3、CAN/LIN总线接口硬件电路设计
3.3.1、 LIN 接口芯片(pian)采用Microchip最(zui)新推出(chu)的MCP2021A，MCP2021A符(fu)合 LIN Bus Specifications Version 1.3, and 2.x. SAE J2602-2，支持率(lv)高达(da)20的最(zui)大(da)(da)波(bo)特率(lv)波(bo)特率(lv)，MCP2021A片(pian)内(nei)集(ji)成电(dian)压(ya)调节器，可选择输(shu)出(chu)电(dian)压(ya)3.0V 或5.0V，输(shu)出(chu)电(dian)流(liu)可达(da)70MA。（本设计中副车窗模块采用MCP2021A片(pian)内(nei)集(ji)成的电(dian)压(ya)调器给系(xi)统提供5V电(dian)源），强大(da)(da)的防(fang)静电(dian)性能：±15 k 在LUBS和VBB引(yin)脚。同时(shi)具(ju)有总线唤(huan)醒功能以(yi)使系(xi)统的功耗更(geng)省。电(dian)路如下(xia)：

3.3.2、CAN 接口芯片(pian)采用Microchip 公(gong)司(si)生产(chan)的(de)(de)MCP2551，MCP2551是一个可(ke)容(rong)错的(de)(de)高速CAN器件(jian)，它完(wan)全(quan)符(fu)合ISO-11898标准，包括能满(man)足(zu)24V 电压要求。它的(de)(de)工作速率(lv)高达(da)1 Mb/s。SI8421是美芯科公(gong)司(si)生产(chan)的(de)(de)数字(zi)(zi)隔离器件(jian)，采用射频耦合的(de)(de)数字(zi)(zi)隔离技术，具有非常高的(de)(de)速度(du)在(zai)低功耗(hao)运行(xing)的(de)(de)特点，有三种速度(du)级别供选择（1，10，和(he)150Mbps）, 典型的(de)(de)传(chuan)输延迟(chi)时间小于10纳秒(miao)。电路如下：

3.4、电机驱动电路设计
AUIPS6011具有(you)过流关断、过温关断和有(you)源箝位电路(lu)功能都(dou)能确保(bao)在重复短(duan)路(lu)的情况下实现安全运行和保(bao)护。电路(lu)如下：

防夹算法的实现
防夹功能是基于(yu)霍尔传(chuan)感(gan)器(qi)检测电(dian)(dian)机转速和(he)检测电(dian)(dian)机电(dian)(dian)流变(bian)化情况来(lai)实现的。本文参考美国(guo)的MVSS118 标准，定(ding)义防夹区(qu)如下图所示：

霍(huo)尔传感器与单(dan)片(pian)机中断口相连，中断程(cheng)序负责采集霍(huo)尔传感器信号(hao)并计算电(dian)机转动方向、位(wei)置(zhi)。当时时检测到(dao)的(de)位(wei)置(zhi)值(zhi)大于等(deng)于设定的(de)防夹(jia)(jia)阀值(zhi)时起(qi)动防夹(jia)(jia)功能(neng)， 通过(guo)电(dian)机电(dian)流的(de)变化可间接的(de)知道是否有遇到(dao)阻(zu)力或已到(dao)最顶端，然后控制电(dian)机停止(zhi)或反向运(yun)动。

3.5、日间灯驱动电路设计
日间行(xing)(xing)(xing)车(che)灯(deng)是指(zhi)使(shi)(shi)车(che)辆在(zai)白天行(xing)(xing)(xing)驶时(shi)更容易被(bei)识(shi)别(bie)的(de)(de)灯(deng)具(ju)(ju)，装在(zai)车(che)身前(qian)部。是属(shu)于信号灯(deng)的(de)(de)范畴。作用(yong)提(ti)醒司机(ji)注意对面有(you)车(che)驶过来。LED日间行(xing)(xing)(xing)车(che)灯(deng)因其具(ju)(ju)有(you)高(gao)的(de)(de)发光效率(lv)(lv)，长的(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)寿(shou)命而被(bei)大量使(shi)(shi)用(yong)。本(ben)设计(ji)使(shi)(shi)用(yong)Microchip 公司的(de)(de)恒流驱动芯片MCP1630，单片机(ji)为(wei)MCP1630提(ti)供(gong)了振荡源(yuan)和(he)参考电(dian)压从而使(shi)(shi)电(dian)源(yuan)系(xi)统变得更灵(ling)活和(he)可调节。电(dian)源(yuan)系(xi)统的(de)(de)开关频率(lv)(lv)和(he)最(zui)大占空比由单片机(ji)的(de)(de)I/O 口设置。最(zui)高(gao)输(shu)出电(dian)压55V@350MA,最(zui)多可以接16个1W 的(de)(de)LED，电(dian)路如下：

3.6、加热座椅电源电路设计
AUIPS7125R是一款(kuan)高边智能(neng)功率(lv)开关(guan)(IPS)，可提供全(quan)面的(de)保(bao)护功能(neng)，除(chu)了主动箝位电(dian)路(lu)外，还(hai)包(bao)括过流和过温(wen)关(guan)闭，以(yi)确保(bao)开关(guan)安全(quan)可靠(kao)，并可在(zai)重(zhong)复短(duan)路(lu)的(de)情况下提供保(bao)护。电(dian)路(lu)如下：

4、软件设计流程
BCM软(ruan)件设计(ji)采用模块化(hua)程序(xu)设计(ji)，包(bao)括MCU初始化(hua)，自检程序(xu)，输入信号(hao)检测,LIN信号(hao)接收处(chu)理(li)，CAN信号(hao)接收处(chu)理(li)，车窗控制(zhi)，车灯控制(zhi)，车门控制(zhi)、报(bao)警(jing)器处(chu)理(li)。流程如下：

5、 结 语
本文采用带ECAN™ PIC18F45K80增强型闪存单片(pian)机作为(wei)主控芯片(pian)，采用智(zhi)能功率开关（IPS）AUIPS6011组成H桥(qiao)电路(lu)(lu)实现电机正(zheng)反转，取代传统继电器电机驱(qu)动电路(lu)(lu)，使电机驱(qu)动电路(lu)(lu)的设(she)计具(ju)有多(duo)种保护功能，提高了(le)系统的可靠性(xing)。