詳解基于CAN總線的汽車儀表系統設計—核心電路模塊設計

電源的選擇是關系到系統穩定運行的重要因素之-，也是該儀表能成功應用的重要-步。汽車停止和啟動時的電源來源于汽車上的蓄電池，而汽車蓄電池是+24v(轎車為12v電系，卡車和重型貨車為24v電系)，啟動運行時發電機與蓄電池采用并聯的方式對電器件供電，電壓波動范圍為16V-32V。在儀表內部電路中，液晶屏背光，蜂鳴器，各功能指示燈(發光二極管)為12V，MCU(H128)單片機的芯片內部使用3v電壓、刀0端口和外部供電電壓為sv，EZPRoM等其他電氣元件為SV，所以可靠的電源轉換也是本儀表能成功應用的關鍵技術。由于汽車工作時負載變化大，電壓波動范圍大，而本系統所用器件大多是SV和+12V供電的，其驅動電流都比較小，以及AD轉換參考電壓都需要較穩定的電壓。

本系統選擇的電壓模塊首先要進行電平轉換，把+24V轉換成12v和SV，同時保證其輸入電壓范圍大，輸出電壓穩定。本系統選用的是NS的開關電源穩壓轉換器LM2574-5。開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用于以電子計算機為主導的各種終端設備、通信設備等幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產業飛速發展不可缺少的-種電源方式。LM2574系列其可以驅動0.5A的負載;輸入電壓范圍大，在6V-40V之間;只需要4個簡單的外圍調整器件，即可把 +24V調整到+5V給元器件提供穩定的電壓。而其他12V供電的元器件可直接采用電阻進行分壓后獲取所需電壓。

選用開關電源LM2574-5，由反饋電路控制輸出電壓。其最大電流輸出為0.5A，從24V電源轉換為SV時轉換效率達到80%。儀表核心控制電源部分采用了芯片7805做二級穩壓，儀表的核心電源電路分別如圖4-8所示。

儀表從車載蓄電池獲取24V電源，經過電容Cn濾波進入開關電源芯片LM2574-5，輸出端接穩壓二極管DW3和濾波電感Ll，濾波電容C12。該開關電源從輸出取樣作為反饋，R26，R27組成分壓電路，為芯片反饋引腳提供參考電壓。由R26，R27的阻值分別為5.IK，1.2K，決定二次穩壓前電源電壓為6.5V。在該電路中，儀表的輸出電壓可用以下關系式計算:

二次穩壓電源7805的輸入、輸出端分別接濾波電容C13，C14，經過二次穩壓后輸出VCCI為sv的標準電壓。輸出電容C14并兼顧儲能緩沖作用，C13為-個1000uF的電解電容，以便掉電時可以及時地保存數據。本儀表內部包含如圖4-8所示的電源模塊兩個，為液晶屏背光模塊使用的12V-個，其結構和圖4-8相比省略了二次穩壓，通過更換R26，R27的阻值分別為9.IK，IK，使輸出電壓為VCCZ(12V)。

CAN總線接口模塊設計

每個CAN節點在物理層上都需要通過-個收發器芯片連接到CAN總線上。收發器可以提供CAN所需要的大電流驅動，并可以提供電流保護，避免受到出錯CAN節點的影響。

本系統CAN總線驅動器選用的是PHILIPS公司的TJA1040，它采用了先進的絕緣硅(silieon-on-insulator)，是用以代替82C250的高速CAN總線驅動器[461。該器件提供了CAN控制器與物理總線之間的接口以及對 CAN總線的差分驅動發送和接收功能。TJA1040除了具有82C250的主要特性外，還在某些方面作了很大的改善，主要特性如下:

• 與ison898標準(高速CAN總線標準)完全兼容;
• 速率高(最高可達IMbps);
• 總線與電源及地之間的短路保護;
• 待機模式下，關閉發送器，電流消耗非常低(最大15以);
• 優化了輸出信號CANH和CANL之間的禍合，大大改進了信號的電磁輻射(EME)和電磁干擾(EMI)的性能;
• 具有強電磁干擾下，寬共模范圍的差動接收能力;
• 對于TXD端的顯性位，具有超時檢測能力;
• 輸入電平與3.3V完全兼容;
• 與CAN通信控制器之間無需再加光電禍合器進行隔離;
• SPUT引腳代替Vref弓I腳，能有效的改進總線DC電源的穩定性。