專利名稱：汽車電器系統電子開關集中控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及汽車電器系統的技術領域，尤其涉及一種汽車電器系統 電子開關集中控制器。
技術背景
隨著汽車工業的迅猛發展，汽車在控制、通信和網絡方面的要求越來越 復雜，汽車上的各種控制裝置集成化、自動化已是大勢所趨。使整車檢測與 維修簡單化、易操作是廣大客戶和維修人員長期所期待的。
發明內容
本實用新型為了解決使汽車整車檢測與維修更加便捷、操作控制更簡單 等技術問題，而提供了一種汽車電器系統電子開關集中控制器，它主要包括 汽車上的電子控制開關，和與每個開關控制連接的相應負載，通過以MPC555 主控芯片為核心及在MPC555芯片上配有與各負載連接的相應1/0模塊和通信 接口，通過傳感器采集控制信號，再通過MPC555主控芯片和其上裝有的實時 操作系統RTOS,對各電子控制開關進行集中控制和處理；通過功率輸出模塊 實現負載控制；通過點火控制模塊與點火裝置控制連接；通過安全保護模塊 與各功率輸出模塊控制連接進行過熱保護檢測、短/斷路檢測，再通過MPC555 微處理器的CAN總線與整車面板顯示裝置電信號控制連接；所述實時操作系 統RTOS，通過BDM接口接收MPC555硬件平臺狀態和信息；建立控制模型； 并與編譯器連接將控制模型或C語言程序生成MPC555機器源代碼；通過BDM接口將源代碼發送到MPC555硬件平臺；由系統的主控芯片MPC555控制器負 責檢測、判斷各電子器件的狀態，并發出相對應的控制指令。
本實用新型的特點及有益效果集汽車電器的各種控制開關、檢測功能 于一身，把汽車上大量使用的機械開關和繼電器變成可控制的電子開關，用 電子開關信號來控制和驅動負載，用電腦單片機來實現對所有功能的檢測與 控制，實用新型具有成本低、簡單易行，集成化程度高、直觀、可操作性強 等優點，能最大限度的滿足客戶和維修保養人員的基本需要。不僅解決了長 期以來困擾維修、檢測人員的諸多困難和不便，還對汽車電子的集成化和自 動化方面起到了改進和完善作用，隨著汽車工業的快速發展，將在汽車電子 化、自動化方面發揮重要作用。


圖1本實用新型的結構示意圖
圖2本實用新型的電路原理示意圖
圖3是基于MPC555的ECU核心結構示意圖
圖4是CAN接口電路原理圖
圖5是功率輸出模塊電路原理圖
圖6是報警模塊示意圖
具體實施方式
參看圖l-圖2，汽車電器系統電子開關集中控制器，它主要包括汽車上 的電子控制開關kl，k2,......，kn(如電源開關、轉向開關、近光開關、遠光
開關、輪廓開關、前霧燈開關、后霧燈開關、倒車開關、剎車開關、前洗滌 開關、后洗滌開關、前雨刮開關、后雨刮開關、緊急開關)，和與每個開關控制連接的相應負載(l......n)(如電源、左轉向燈、右轉向燈、近光燈、遠
光燈、輪廓燈、前霧燈、后霧燈、倒車燈、剎車燈、前洗滌燈、后洗滌燈、 前雨刮燈、后雨刮開關、緊急開關以及暖風機、前雨刮器、后雨刮器及空調 器)，通過以MPC555主控芯片為核心及在MPC555芯片上配有與各負載連接的 相應1/0模塊和通信接口，通過傳感器l，......，傳感器n (如燈光傳感器、
雨量傳感器等)采集控制信號，再通過MPC555主控芯片和其上裝有的實時操 作系統RTOS，對各電子控制開關進行集中控制和處理；通過功率輸出模塊中 的功率輸出1，功率輸出2,......功率輸出n,實現對各負載(1......n)的控
制；通過點火控制模塊與點火開關控制連接；安全保護模塊通過MPC555微處 理器與各功率輸出模塊控制連接，并進行過熱保護檢測、短/斷路檢測，再通 過與MPC555微處理器CAN總線連接的整車面板顯示裝置，顯示個負載的狀態。 裝在MPC555孩i處理器上的實時操作系統RTOS,通過BDM接口接收MPC555硬 件平臺狀態和信息；建立控制模型；并與編譯器連接將控制模型或C語言程 序生成MPC555機器源代碼；通過BDM接口將源代碼發送到MPC555硬件平臺； 由系統的主控芯片MPC555控制器負責檢測、判斷各電子器件的狀態，并發出 相對應的控制指令。
點火控制和安全保護模塊工作流程，MPC 555控制芯片接到電源輸入信 號后，針對點火前后的各種可能發生的情況如是否點火，在已點火的情況下， 對是否出現短路、是否出現斷路等情況進行識別和分析，由MPC 555發出指 令，決定是否啟動正常安全保護/斷電安全保護以及啟動"^艮警裝置進行相應的 顯示、報警，從而達到對整車的檢測和安全保護功能。
MPC555孩i控制器是Motorola PowerPC 555系列的代表產品，它采用了IBM微控制器的芯片結構、AMD閃存存儲器等技術。是專為汽車電子、航空航 天、智能系統等高端嵌入式控制系統所設計的電腦芯片。該產品可在高速移 動及苛刻的環境下工作(工作溫度-40~125°C),性能優良，并具有高度 的靈活性和可靠性。本實用新型就是針對汽車上所有的電子控制開關信號， 利用該芯片的強大功能，對傳感器和控制信號集中控制并處理。MPC555控制 器配有各類應用1/0模塊與通信接口，并裝有一套實時操作系統(RTOS)。在 操作系統的管理下，通過BDM接口瀏覽MPC555硬件平臺狀態和信息；建立控 制模型；與編譯器連接將控制模型或C語言程序生成MPC555機器源代碼；通 過BDM接口將源代碼傳送到MPC555硬件平臺；MPC555是控制器的核心，它 負責檢測、判斷各電子器件的狀態，并發出相對應的控制指令。
例如雨刷控制，首先由雨量傳感器傳來雨量變化的信號，控制器根據 傳感器的數據而對雨刷電機進行分級、分類管理，再發出對應指令進行控制， 從而達到對雨刷的智能控制，期間還有對各種突發狀態的處理。
參看圖3, MPC555的ECU核心結構，其主要功能模塊有
*主頻40MHz的精簡指令集RCPU;
*四級存儲器控制器；
*U-Bus系統接口單元(USIU);
*靈活的指令和數據存儲保護單元； *448KB Flash EEPROM; *26KB SRAM;
*雙時間處理單元(TPU3);
*18通道模塊I/O系統(MI0S1 );
6*雙隊列模數轉換模塊(QADC);
*雙CAN2. 0B控制器模塊(TouCANs );
*隊列串行多通道才莫塊(QSMCM )。
信號采集模塊，由本實用新型中各開關和傳感器提供采集信號，并由MPC 555實現集中控制。
驅動模塊，驅動本實用新型中各負載。由于MPC 555控制芯片具有易于 實現輸入輸出的優點，因此它具有極強的驅動和控制負載的能力，對于普通 開關量的輸入輸出，18通道模塊I/O系統MI0S1可以基本滿足需要；對于復 雜環境控制需要更多I/O時，由于ECU設計釆用最小系統，無需擴展存儲器 等，其24位地址總線及32位數據總線將空閑，可以作為通用1/0使用。
通訊模塊通過CAN總線，實現MPC 555控制器與整車面板顯示裝置的通訊。
參看圖4, CAN接口電路，MPC 555內部集成了雙路CAN2. OB控制器模 塊，在ECU設計時只需增加一個收發器就可以完成高速通信。本實用新型采 用了飛利浦公司的PCA82C250收發器，其傳輸速率高達lMbps。用于與CAN總 線實現連接。圖4中的Vcc代表電源正極，Vss為接地端，C-H為輸入高電 平有效，C-L為低電平有效，CANL1表示為系統與CAN總線的接端口 ， R表示 為阻抗匹配，C表示為容抗匹配，CNTX1是系統向CAN總線發出的輸出信號， CNRX1是系統接收CAN總線的輸入信號。
參看圖5,各功率輸出模塊，通過安全保護模塊中的過熱保護、短路保護 及斷路保護對各負載進行過熱保護檢測、短/斷路檢測，通過報警模塊處理異 常情況，實現對各負載(1......n)的控制、輸出以及各種異常狀態的判別與處理；其工作流程是功率輸出模塊收到控制信號后，由主控芯片MPC555 控制器負責檢測、判斷各(負載)電子器件如遠光燈、近光燈、前霧燈、倒 車燈及其它常用燈的狀態，是否短路或斷路并發出相對應的控制指令，進行 顯示、報警；在電路正常的情況下進行功率放大后，判斷各電子器件是否過 熱并發出相對應的控制指令，進行顯示、報警；在正常的情況下實施負載。
各功率輸出模塊反映的是對所有負載的控制、輸出以及各種異常狀態的 判別與處理結果，具有直觀，簡潔等優點，小功率負載輸出采用的是飛利浦 功放元件TDA2030A，大功率的輸出負載則用三肯大功率管2SC系列元件來達 到對負載的實時控制，同時，它還具有短路、斷路、過熱、過載保護等檢測 功能，由控制器對各種情況進行識別、分析后，由功率模塊輸出給報警器產 生才良警，它能有效的控制和處理各種突發情況。
參看圖6，報警模塊，由MPC 555通過各功率輸出模塊給報警器發送各種 突發應急監測信號(或門1,……或門n)，由報警器產生報警信號，達到有 效的控制和處理各種突發情況。
權利要求1、汽車電器系統電子開關集中控制器，它主要包括汽車上的電子控制開關，和與每個開關控制連接的相應負載，其特征在于通過以MPC555主控芯片為核心及在MPC555芯片上配有與各負載連接的相應I/O模塊和通信接口，通過傳感器采集控制信號，再通過MPC555主控芯片和其上裝有的實時操作系統RTOS，對各電子控制開關進行集中控制和處理；功率輸出模塊與負載控制連接；點火控制模塊與點火裝置控制連接；安全保護模塊與各功率輸出模塊控制連接，再通過MPC555微處理器的CAN總線與整車面板顯示裝置電信號控制連接。
2、 根據權利要求l所述的汽車電器系統電子開關集中控制器，其特征在 于所述電子控制開關包括轉向開關、近光開關、遠光開關、輪廓開關、前 霧燈開關、后霧燈開關、倒車開關、剎車開關、前洗滌開關、后洗滌開關、 前雨刮開關、后雨刮開關、緊急開關及其他常用開關。
專利摘要汽車電器系統電子開關集中控制器，為了解決使汽車整車檢測與維修更加便捷、操作控制更簡單等技術問題而設計的，它主要包括汽車上的電子控制開關，和與每個開關控制連接的相應負載，通過以MPC555主控芯片為核心及在MPC555芯片上配有與各負載連接的相應I/O模塊和通信接口，通過傳感器采集控制信號，再通過MPC555主控芯片和其上裝有的實時操作系統RTOS，對各電子控制開關進行集中控制和處理。有益效果集汽車電器的各控制開關、檢測功能于一身，把汽車上大量機械、電器開關變成可控電子開關，用單片機實現對所有功能的檢測與控制。具有成本低、簡單易行，集成化程度高、直觀、可操作性強等優點，解決了維修檢測的困難和不便，對汽車在電子化、自動化方面起到了改進和完善作用。
文檔編號B60R16/02GK201343000SQ200820231648
公開日2009年11月11日 申請日期2008年12月15日 優先權日2008年12月15日
發明者呂連義, 婷 張, 張廣臣, 鄭全東 申請人:沈陽市天星汽車電器有限公司;鄭全東