西华大学毕业设计说明书
进了车窗控制系统的安全性和舒适性，使得车窗控制系统的设计更人性化。此次课题的研究成功对以后逐步实现汽车电子技术的国产化有重要意义。
2 课题相关技术的现状和前景
现代的汽车电子技术已体现出网络化的发展方向，车载网络成为汽车电子领域
的最大热点，提高控制单元间通信可靠性和降低导线成本的网络总线技术应用成为动力所在，包括CAN、LIN、FlexRay、MOST等已成为现代汽车网络总线的关键技术。
（1）FlexRay
高速度（每通道高达10Mbps）、双通道、时间触发、强大的容错协议，设计用
作骨干网。一般的目标应用是所谓的X-by-wire（线控）概念。其目的是通过电子信号传输来替代传统的制动踏板和制动器或方向盘和车轮之间的机械传动。 （2）CAN
中等速度（最高1Mbps）、单通道、双线容错协议，目前不仅在汽车业，还在
许多工业应用中广泛使用。CAN协议的目标应用可以包括电机控制、悬架控制和车内资讯娱乐功能。 （3）LIN
低速（最高20kbps）、单线低成本协议，可用於终端节点应用。LIN的概念注
定这种协议用於传感器/执行器中，一般用于低速通讯，即速度不是关键因素的应用中。
图1—1是面向总线的汽车设计理念的一个例子。这种设计显示三种通讯协议的
共存。
6
西华大学毕业设计说明书
图1—1 总线车概念
在20世纪80年代初，众多国际知名的汽车公司已积极致力于汽车总线技术的
研究与应用。其中德国博世公司(BOSCH)为汽车应用引入了CAN总线系统，其目的是将本地网络的概念应用到汽车系统内，有效的解决了汽车内部众多控制器与测量设备之间的数据交换问题。汽车电子技术分为发动机电子、底盘电子、车身电子和信息娱乐系统。车窗控制系统是车身电子的重要组成部分，主要负责各个车窗单元的控制以及防夹功能的实现，早期的车窗控制系统采用了CAN总线标准。然而CAN针对高达1Mbps的高速数据传输设计，对于普通的汽车应用，如车窗、车灯、车椅等，CAN模块的成本比较高。在1999年针对低成本的汽车应用引入了LIN总线网络，本地互联网络LIN(Local Interconnect Network)是一种低成本的串行通信网络，用于实现汽车中的分布式电子系统控制，LIN的目标是为现有汽车网络(例如CAN总线)提供辅助功能。如今的车窗控制系统大多采用了LIN总线网络，可以大量节省成本和网络资源。LIN总线的目标是低成本的汽车网络应用，将来随着LIN总线网络在汽车行业的普及应用，电子控制器件将会采用模块的形式，可以方便地
7
西华大学毕业设计说明书
插入到LIN总线网络，并与位于仪表板或驾驶室附近的主控制器单元连接在一起。在汽车车身控制领域，LIN总线以成本低、可靠性强，与CAN总线技术相辅相成，构成车身控制网络的主流技术。值得注意的是，作为一种十分人性化的安全设计，汽车电动防夹车窗己经在欧美高档车上流行开来，它的设计目标是彻底消除目前汽车上流行的电动车窗在自动关闭过程中可能引起的卡死、挤压及伤人危险。因为电动车窗是没有感觉的，如果司机稍不留神，那么就很容易对乘坐的儿童带来潜在的危险性，因为他们的手或头很容易被上升的玻璃夹着或伤着。对于追赶世界汽车电子技术的中国本土品牌汽车制造商来说，这是一个十分容易实现和吸引客户的差异化设计功能，因为这可使得他们能够很快提供新的卖点和创造更高的利润。
目前在国际上基于LIN总线技术的车窗控制系统具有很广阔的应用前景，是国
内外汽车电子领域研究的热点之一，也是本文研究的主要内容。LIN的标准化将简化多种现存的解决方案，促使不同汽车舒适系统零部件供应商产品的标准化和通用化。目前LIN协议规范已发展到 LINv2.1版本，同时各大半异体厂商和相应的技术支持方所推出的LIN总线产品也是层出不穷，更加显示了基于LIN总线的车窗控制系统的强大生命力和广阔的发展前景。
3 课题完成的任务
本课题根据 LINv2.1总线协议规范，实现了基于LINv2.1协议的车窗控制系统
的软硬件设计，对电动车窗机械结构作了介绍，对电动车窗主开关进行了选型和参数分析，使用了智能功率芯片MC33486实现了车窗防夹功能，对车窗控制系统LIN通信的硬件进行了功能性仿真测试。本课题主要完成以下工作：
（1）首先对电动车窗的机械结构、工作原理以及种类作了介绍，然后对电动车
窗主开关进行了选型，最后对电动车窗开关的工作原理进行了分析
（2）研究了LINv2.1总线协议规范，选取LIN总线构成车窗控制系统，然后给
出了基于LIN总线网络的汽车车窗控制系统的硬件设计方案。对车窗智能控制系统的功能进行了需求分析，根据系统功能需求分析选择了相关的功能芯片，完成了相关的硬件电路设计，包括电源电路、MCU电路、电机驱动电路、LIN收发通讯模块
8
西华大学毕业设计说明书
等。
（3）给出了基于LIN总线网络的汽车车窗控制系统的软件设计。采用了模块化
和层次化的设计思想，设计了车窗智能控制系统的整体程序流程图。选取了飞思卡尔公司的智能功率驱动器件MC33486，通过监测车窗运行中永磁直流电机的电流变化来实现防夹功能。采用车窗升降过程中遇到阻力的电流变化快慢程度不一样和事先预存在EEPROM中车窗上升到顶端的最大时间这两组数据来判断是否遇到阻力，增加了判断的准确性。采用A/D转换判断车窗开关的档位变化，车窗电机采用软启动方式有效地避免电机出现卡死现象。同时使用了软件“看门狗”技术作为软件的抗干扰措施，实现了基于LIN总线的车窗控制系统的软件设计。
（4）最后通过MC9S08DZ60开发板对本次设计进行了LIN通信的功能性方案
测试，达到了预期的要求。
9
西华大学毕业设计说明书
第2章 电动车窗整体结构设计
2.1 电动车窗工作原理
现代轿车中普遍安装了电动车窗，以使车窗的升降更加方便。电动车窗主要由车窗玻璃、车窗玻璃升降器、电动机和控制开关等组成。车窗电动机、控制开关及车窗继电器在车上的布置如图2—1和图2—2所示。
图2—1车窗开关布局
图2—2 电动车窗部件在车上的布置
电动车窗上的电动机是双向的，有永磁式的，也有双绕组串励式的。每个车门
各有一个电动机，通过开关控制电动机中的电流方向从而控制玻璃的升降。控制开关一般有两套，一套为总开关，装在仪表板或驾驶员侧的车门上，这样驾驶员就可以控制每个车窗玻璃的升降。另一套为分开关，分别安装在每个车窗上，这样乘客也可以对各个车窗进行升降控制。
10