專利名稱：基于can和sae j1939的客車車燈控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種客車車燈控制裝置，尤其是一種基于CAN和SAE J1939的客車車燈控制裝置。
背景技術：
隨著社會的進步和科學技術的發展，客車的功能性要求越來越高。 客車中各ECU (Electronic Control Unit,電子控制單元)的大量應用， 能夠很好地滿足客車安全性、舒適性和環保性的要求。
現代客車車燈數目眾多，在客車中起著照明、信號指示和美觀的作 用。如圖1-1和圖1-2所示，客車車燈傳統控制方法利用開關的開、合
來實現整個車燈電路的截止和導通。對于小電流負載，電源通過導線用 一根熔斷絲和開關控制車燈(圖1-1);對于大電流負栽，由于車燈開關 觸點允許流過的電流有限，為防止車燈開關的觸點燒蝕，采用繼電器控 制車燈開關(圖1-2)。由于客車車燈傳統控制方法采用的是點到點式的 連接與控制，每個車燈都需要一根或兩根(回路)導線與控制開關進行 連接，導線的長度、根數、接點都與車燈的數量成正比，尤其是大型和 特大型客車，線束會明顯增長。對于發動機后置的客車，還需將動力線 牽引至駕駛室配電盒，再給各個車燈供電，這也增加了線束的質量與體 積。同時，客車車燈傳統控制方法沒有車燈狀態反饋功能，增加了檢修 的復雜程度，給客車行駛帶來安全隱患。而在特定事件下，客車車燈的 開關動作與其它客車ECU之間具有關聯性和時序性，關聯控制與行車安 全性密切相關，但客車車燈的傳統控制方法并不能實現客車各ECU的關 聯控制。因此，有必要采用車栽網絡技術實現車燈的網絡化控制，以減
少線束，實現信息網絡傳輸和共享；檢測和反饋車燈狀態，提高檢修能 力；實現車燈和其他客車ECU的關聯控制，提高行車安全性。
在多種車栽網絡才支術中，CAN (Controller Area Network,控制器 局域網)以其良好的運行特性，即高的可靠性和獨特的設計，特別適合 現代客車各ECU間的互聯通信。CAN是德國博世公司在20世紀80年代初， 為了解決現代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開發的一 種串行數據通訊協議。它的短幀數據結構、非破壞性總線性仲裁技術以 及靈活的通訊方式，適應了汽車的實時性和可靠性要求。SAE J1939是 SAE (Society of Automotive Engineers,美國汽車工程師學會)以CAN2. OB 為基礎制定了應用層通信協議，定義了統一的地址編碼系統，實現了不 同生產廠商的汽車ECU的信息共享，減少了傳感器數量，提高了系統的 通用性和可靠性。
《城市車輛》2001年5期中"電子技術在現代客車上的應用" 一文 中介紹了客車電器布線問題，并介紹了電子布線技術。中國專利公開號 CN 1780247A,公告日是2006年5月31日，發明創造的名稱為汽車車身 CAN總線控制系統，該申請案公開了一種汽車車身控制系統，基于LIN總 線實現燈組控制。以上文件的不足之處是沒有結合國際標準設計通用的 客車車燈網絡控制的應用層協議，且LIN是一種單主多從的總線，不能
實現多主通信。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種減少客車車燈線束，提高安裝、檢修、 負栽能力，實現網絡化控制的基于CAN和SAE J1939的客車車燈控制裝 置，以克服現代客車電子控制技術的不足。
為了實現上述目的，本實用新型由微控制器、光電耦合器、CAN收發
器、CAN接口、功率驅動芯片和支持電路構成，微控制器采用32位ARM 微控制器，CAN收發器采用CAN高速收發器，其特點是CAN收發器通過 光電耦合器與孩支控制器連4妾，CAN ^妻口由串4亍接口連接CAN收發器的CANL 和CANH引腳，功率驅動芯片釆用智能雙路控制驅動芯片，支持電路包括 電源電路，振蕩電路和復位電路。
上述微控制器采用32位ARM微控制器LPC2119, CAN收發器采用CAN 高速收發器TJA1050， CAN接口由RS232接口的2針和7針分別連接CAN 收發器TJA1050的CANL和CANH引腳，功率驅動芯片采用MC33286和 MC33288智能雙路控制驅動芯片，支持電路由二極管整流、RC濾波、78M05 和SPX1117M3-1. 8/3. 3穩壓芯片構成電源電路，由11. 0592MHz晶振構成 振蕩電路，由MAX708SD和74HC125芯片構成復位電路
由于本實用新型采用CAN總線連接客車車燈控制裝置，基于SAE J1939設計應用層協議，使得本實用新型的有益效果是(l)減少線束， 實現信息的網絡傳輸和共享；(2)檢測和反饋車燈狀態，提高檢修能力； (3)實現客車車燈和其他客車ECU的關聯控制，提高行車安全性。


圖1-1是小電流客車車燈傳統控制方法。 圖l-2是大電流客車車燈傳統控制方法。 圖2為本實用新型的結構示意圖。 圖3為本實用新型的電源電路圖。
圖4為本實用新型的功率驅動芯片與微控制器的連接原理圖。 圖5是CAN2. OB和SAE J1939的標識符格式圖。 圖6是基于SAE J1939的客車車燈控制命令數據幀中8字節的位定 義規范圖。
圖7是基于SAE J1939的客車車燈狀態反饋數據幀中8字節的位定 義規范圖。
圖8是客車車燈控制裝置的主程序流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
在圖2中，本實用新型的核心微控制器是基于ARM內核的微控制器 LPC2119。該微控制器是一款基于支持實時仿真和跟蹤的16/32位ARM7 TDMI-S MCU，帶有128KB嵌入的高速Flash存儲器。它集成的CAN控制 器兼容CAN2. 0B，全局^r收濾波器可以識別所有的11位和29位Rx標識 符。功率驅動芯片采用MC33286和MC33288,它們是汽車專用功率器件， 設有兩路驅動通道，通過兩路輸入端口將CPU引腳電平信號引入，經過 內部的邏輯處理模塊轉換成輸出通道的電平變化，從而控制車燈的開關 動作。此外，該功率驅動芯片還具有狀態檢測功能。對于CAN的接口電 路部分，本實用新型采用了 PHILIPS公司的TJA1050高速CAN總線收發 器作為CAN總線的物理層接口芯片，采用LPC2119內含的CAN數據鏈路 層協議控制器作為CAN控制器。為了避免車內的電磁干擾，微控制器 LPC2119與TJA1050之間采用光電耦合器連接。
在圖3中，車載電源24V通過CZ1接口進入后連接二極管D1，整流 后連接穩壓芯片78M05的Vin引腳，Cl、 C2、 C3、 C4構成RC濾波電容， Vout引腳輸出穩壓后的電壓5V;將產生的5V電壓分別通過穩壓芯片輸 出1.8V和3. 3V供微控制器使用。由11.0592MHz晶振構成振蕩電路；由 MAX708SD和74HC125芯片構成復位電路。
在圖4中，Vbat是系統電源電壓(直流24V)。 IN1和IN2是兩個輸 入引腳，分別與孩t控制器的I/O 口 PO. 4和PO. 5連接，當對應的I/O輸
出電平為邏輯"0"時，相應的輸出(0UT1和0UT2)被關閉；當對應的 1/0輸出電平為邏輯"1"時，相應的輸出(0UT1和0UT2)被激活；如果 對應的1/O輸出電平均為邏輯"0"時，該器件進入節電模式(睡眠狀態)。 引腳0UT1和0UT2分別是對應IN1和IN2的輸出，并分別都有兩個引腳， 連接客車車燈時需要將兩個相同的輸出短接。Stl和St2分別是對應的兩 個通道的狀態引腳，因為內部結構是開漏的，所以需要增加一個5V的上 拉電阻。如果該器件工作正常，對應的狀態為高電平，如果該器件其中 一個通道過載或者過熱，那么對應的輸出狀態為低電平，由此可以;險測 整個器件的工作狀態，以利于排錯。Vgnd為接地引腳，接地時需要與整 個系統共地。
在圖5中，SAEJ1939是基于CAN2. OB的擴展幀格式定義的CAN應用 層協議，29位標識符由P (Priority,優先權位)、R (Reservation, 保留位)、DP (Data Page,數據頁位)、PF (PDU Format,協議數據單元 格式)、PS (PDU Specific,協議數據單元細節)和SA ( Source Address, 源地址)組成。SAEJ1939數據幀中除了圖4中的標識符外，還包括8字 節(64位)的數據域。
在圖6中，車燈控制命令數據幀由參數組編號65089 ( 0xFE41)區分， 車燈控制命令數據幀中8字節的各位定義了車燈控制命令規范，00表示 不工作、Ol表示工作、IO表示保留。
在圖7中，車燈狀態反饋數據幀由參數組編號65088 ( 0xFE40)區分， 車燈狀態反饋數據幀中8字節的各位定義了車燈狀態規范，OO表示不工 作、Ol表示工作、10表示故障檢測、ll表示不可用。
在圖8中，程序開始執行時首先初始化該裝置，將對應車燈的1/0 控制口輸出方向設置為輸出，并且初始化CAN控制器、看門狗及定時器，
接著等待CAN報文的接收中斷。如果沒有中斷，則需要做喂看門狗操作， 接著繼續等待中斷；如果有CAN數據幀的接收中斷，則讀取CAN數據幀， 按照所采用車燈控制命令數據幀中8字節的位定義規范進行解析，控制 微控制器對應I/O 口的變化，并由功率驅動芯片完成車燈的開關操作。 為了進一步保證整個裝置的抗干擾性，本實用新型采用看門狗從軟件上 提高系統的抗擾性，即每隔一定的時間對看門狗進行一次喂狗操作，假 如由于某種原因導致系統程序跑飛，那么該裝置會自動復位，進入正常 的運行狀態。轉向燈的閃爍功能釆用定時器定時0. 5s實現。
本實用新型采用CAN總線接收客車車燈開關指令，基于SAE J1939 制定車燈控制命令數據幀和車燈狀態反饋數據幀規范，通過微控制器的 I/O 口連接和控制功率驅動芯片，由功率驅動芯片驅動車燈動作，并反饋 車燈狀態。
本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現 有技術。
權利要求1、一種基于CAN和SAE J1939的客車車燈控制裝置，由微控制器、光電耦合器、CAN收發器、CAN接口、功率驅動芯片和支持電路構成，微控制器采用32位ARM微控制器，CAN收發器采用CAN高速收發器，其特征在于CAN收發器通過光電耦合器與微控制器連接，CAN接口由串行接口連接CAN收發器的CANL和CANH引腳，功率驅動芯片采用智能雙路控制驅動芯片，支持電路包括電源電路，振蕩電路和復位電路。
2、 如權利要求1所述的基于CAN和SAE J1939的客車車燈控制裝置， 其特征在于微控制器采用32位ARM微控制器LPC2119, CAN收發器采 用CAN高速收發器TJA1050， CAN接口由RS232接口的2針和7針分別連 接CAN收發器TJA1050的CANL和CANH引腳，功率驅動芯片采用MC33286 和MC33288智能雙路控制驅動芯片，支持電路由二極管整流、RC濾波、 78M05和SPX1117M3-L 8/3. 3穩壓芯片構成電源電路,由11. 059層z晶振構成振蕩電路，由MAX708SD和74HC125芯片構成復位電路。
專利摘要本實用新型涉及一種基于CAN和SAE J1939的客車車燈控制裝置，由微控制器、光電耦合器、CAN收發器、CAN接口、功率驅動芯片和支持電路構成，微控制器采用32位ARM微控制器，CAN收發器采用CAN高速收發器，其特點是CAN收發器通過光電耦合器與微控制器連接，CAN接口由串行接口連接CAN收發器的CANL和CANH引腳，功率驅動芯片采用智能雙路控制驅動芯片，支持電路包括電源電路，振蕩電路和復位電路。由于本實用新型采用CAN總線連接客車車燈控制裝置，基于SAE J1939設計應用層協議，使得本實用新型的有益效果是(1)減少線束，實現信息的網絡傳輸和共享；(2)檢測和反饋車燈狀態，提高檢修能力；(3)實現客車車燈和其他客車ECU的關聯控制，提高行車安全性。
文檔編號H05B37/02GK201001223SQ20072008331
公開日2008年1月2日 申請日期2007年1月26日 優先權日2007年1月26日
發明者于翔鵬, 勝 劉, 周建華, 李剛炎, 劍 胡 申請人:武漢理工大學