基于TWI总线的汽车车身电气控制技术研究

摘要

随着人们对汽车舒适性、智能性以及节能环保的要求不断提高，越来越多的电器设备被运用到汽车上，传统的点对点配电方式必然导致整车线束复杂庞大，占用更多的车内空间。为了解决上述问题，现代汽车设计时都采用了串行总线的方式控制车身电器设备，目前主流使用的总线是CAN总线，CAN总线有很多适应汽车电气控制的优点，但是对于许多微处理器来说，必须使用专门的接口芯片才能进行CAN总线通讯，这使得在设计时芯片的选择性不够友好，一定程度上限制了使用，也提高了成本。针对上述情况，本文尝试着将TWI总线技术用于汽车车身电气控制，该总线系统采用通用的嵌入式芯片即可实现总线协议处理及发送等关键环节，可以将总线节点尽可能多地贴近用电器，更好的减少车身线束与总线通讯成本。
　　文章完成的工作主要包括以下几个部分:首先，针对汽车车身电气特点，根据TWI总线结构的要求，定义了总线数据传输格式，分析了开关量信号的输入与车身电器输出之间的逻辑关系。其次，对车身控制总线节点的功能进行了划分，设计制作了主节点、从节点的硬件电路，主要解决了主控芯片的选型及最小系统的搭建，并针对汽车车身几种典型用电器进行相关驱动电路的设计实现。第三，编写完成了车身控制总线系统的软件程序，包括TWI总线通讯信道的建立;根据汽车用电器功能的实现，设计了相应用电器的驱动程序;通过建立输入输出映射表，使开关量信号的输入能够正确地对应相应电器的功率输出。最后，对TWI总线通信、开关量的输入输出逻辑对应关系和各用电器控制驱动模块进行了测试实验，实验结果表明，该总线系统能够较好的实现预定目标。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 汽车车身电气控制技术发展现状与趋势

1．2．1 汽车车身电气控制技术发展现状

1．2．2 汽车车身电气控制技术发展趋势

1．3 本文的主要内容

第二章 系统方案确定

2．1 系统总体方案分析

2．2 系统通讯方案的确定

2．2．1 通讯总线的选择

2．2．2 TWI总线协议

2．2．3 数据传输格式的制定

2．2．4 总线数据的传输

2．3 开关量信息的获取

2．3．1 开关量输入输出逻辑分析

2．3．2 输入输出矩阵的建立

2．4 功率输出方案的确定

2．4．1 功率MOS管的选择

2．4．2 功率输出方案选择

2．5 LED车灯驱动方案

2．5．1 LED特性分析

2．5．2 LED驱动方式选择

2．6 电机控制方案

2．6．1 鼓风机控制方案

2．6．2 座椅调整电机控制方案

2．7 本章小结

第三章 系统硬件设计

3．1 硬件电路整体设计

3．2 微处理器控制单元

3．2．1 微处理器的选择

3．2．2 ATmega16最小系统

3．3 开关量采集电路

3．4 功率开关模块设计

3．4．1 功率开关输出控制模块整体设计

3．4．2 +17V升压电路设计

3．5 LED车灯驱动电路设计

3．6 电机控制电路设计

3．6．1 鼓风机控制电路设计

3．6．2 座椅调整电机控制电路设计

3．7 本章小结

第四章 系统软件设计

4．1 软件开发环境简介

4．2 软件总体设计

4．3 ATmega16初始化程序模块

4．3．1 系统时钟初始化

4．3．2 TWI总线初始化

4．3．3 定时器/计数器初始化

4．4 TWI总线通信程序

4．5 开关量处理程序设计

4．5．1 软件功能分析

4．5．2 输入输出映射表

4．5．3 软件流程图

4．6 转向灯控制程序设计

4．7 电机控制程序设计

4．7．1 鼓风机控制程序设计

4．7．2 座椅调整电机控制程序设计

4．8 本章小结

第五章 系统调试与测试

5．1 系统通信调试

5．2 电机控制模块测试

5．3 车灯控制电路测试

5．4 系统实验总结

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文