基于CAN總線和PIC單片機的汽車開關電器盒設計

摘 要：以Microchip公司的PIC18F45K80芯片為核心，給出了具有低成本。高擴展性的實用型多功能汽車開關電器盒的設計方法。該開關電器盒除了具有對汽車啟動過程和行駛狀態參數實時監測的功能外，與其他同類產品相比，還更加注重產品的實用性和擴展性，同時具備與汽車其他設備進行通信的特有功能。

　　0 引 言

　　隨著現代汽車工業技術的不斷發展進步，車上安裝的電子設備在不斷增加，從而使汽車綜合控制系統中，有大量控制信號需要進行實時交換。CAN 總線作為一種可靠的汽車計算機網絡總線，已經被廣泛地推廣到汽車控制系統的各個應用領域。將CAN 總線技術應用到汽車開關電器盒中，可使得各汽車計算機控制單元能夠通過CAN 總線得到開關電器盒中的工作數據，又能對開關電器盒的各個繼電器進行精準的控制，從而達到減少汽車線束、提高通信可靠性、降低系統成本、避免系統功能重復、提高系統工作效率的目的。

　　1 汽車開關電器盒設計方案

　　本開關電器盒采用的是基于Microchip 公司生產的PIC18F45K80 芯片作為主芯片的設計方案。該芯片不僅具有一般單片機所具有的全部功能，還集成有硬件CAN 協議模塊，芯片內部即可完成CAN 總線通信。采用本方案具有以下幾點優勢：其一是硬件集成了CAN 協議模塊，無需外接芯片，從而降低了產品制造成本；二是無需編寫SPI 接口驅動，縮短了開發周期，提高了產品競爭力；三是本系統使用主流PIC 芯片，具有強大的可擴展性，程序可移植性高。

　　PIC18F45K80 為主控制芯片，負責系統的綜合事務處理。

　　系統功能主要分為四大部分，分別是模擬信號采樣。數字信號采集?？刂菩盘栞敵龊虲AN 模塊通信。模擬信號的采集包括電源電壓采樣。溫度傳感器和電流傳感器采樣。數字信號采集各個熔斷保險絲的通斷?？刂菩盘柕妮敵鍪菍φ囯娫蠢^電器K1。啟動電源繼電器K2。啟動電機繼電器K3 的控制。CAN模塊通信是單片機通過CAN 接口芯片與車上的其他設備進行通信，也是本系統研究的重點。圖1 所示是本系統的整體框圖。

　　2 汽車開關電器盒的硬件設計

　　2.1 系統主處理器PIC18F45K880

　　PIC18F45K80 系列是Microchip 的PIC18F8680。PIC18F4680 和PIC18F4580 增強型CAN 系列產品的低成本擴展產品。該單片機工作電壓范圍寬，為1。8~5。5 V，且片上內置3。3 V 穩壓器， 可作為電源基準電壓。工作溫度范圍大：-40~+125 ℃，適合汽車工作環境。工作速度最高達64 MHz，具有最大64 KB 的片內閃存程序存儲器，1 024 字節的數據EEPROM，3。6 KB 的通用寄存器（SRAM）。設有2 個內部振蕩器：INTRC （31 kHz） 和INTOSC（16 MHz）。帶擴展的看門狗定時器（WatchdogTimer， WDT），可編程周期為4 ms~131 s。

　　PIC18F45K80 包含一個增強型控制器局域網（EnhancedController Area Network ，ECAN） 模塊。 ECAN 總線模塊符合ISO 11898-1 規范。具有3 種工作模式：傳統模式（ 與現有PIC18CXX8/FXX8 CAN 模塊完全向下兼容）。增強模式。FIFO 模式或可編程發送/ 接收緩沖區。報文比特率最高可達1 Mb/s，具有6 個緩沖區可用作接收和發送報文緩沖區，3 個帶有優先級的發送報文緩沖區，2 個接收報文緩沖區和1 個接收報文組合緩沖區。

　　2.2 CAN 接口電路模塊設計與實現

　　本開關電器盒采用的是恩智浦半導體公司CAN 總線收發器芯片TJA1050 作為CAN 協議控制器和物理總線之間的接口。

　　TJA1050 可以為總線提供不同的發送性能，為CAN 控制器提供不同的接收性能。TJA1050 完全符