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机开始接收总线的数据。LIN报文帧的数据收发满足1位起始位，8位数据位，1位停止位条件，用微控制器的UART模块和UART中断功能即可完成LIN总线上数据的收发。 3.2.2电源模块设计
目前汽车内的蓄电池电源通常都是直流 +l2V，汽车内很多电子设备需要依靠它
来供电，比如电子打火器，各类电子仪表，自动车窗等，虽然是蓄电池，仍难以保证其稳定输出。车载网络中主要用到两种电源 :+12V、+5V。 +12V的电压主要是为电机驱动和LIN收发器供电，+5V的电压则是给电路中的其它芯片供电，因此需要进行 +12V到+5V的转换，而且车载电源的稳定性差，需要其输出电压进行稳压。电源电路采用了LM2575稳压电源电路芯片，对 +12V转+5V供电电路可以参考图3—5电路。
图3—5 +12V转+5V电源转换电路
稳压芯片LM2575是按照开关电源的工作原理集成的电源芯片，因此其工作效
率高，输出电压稳定，最大输出电流能达到3A，在稳压芯片LM2575瞬间停止输出时，由电感的电磁感应效应形成的电压给电路供电，此时快恢复型肖特基二极管IN5822作为回路的一部分，其工作电流的大小直接影响电源实际输出电流的大小。图中的电容C6和C7选用电解电容，可以有效滤除高低频干扰。
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3.2.3 电机驱动模块设计
由于本次车窗电机采用供电电压11V~15V，工作电流不大于15A，堵转电流不
大于28A的永磁直流电机，需要的电机功率较大并伴有冲击电流的正反相控制要求。智能功率芯片MC33486是飞思卡尔半导体公司生产的专用于车身电子的电机驱动芯片，该芯片可外接两个MOSFET管(这里选用P60N06，能够输出较大的工作电流驱动电机)组成一个H桥来实现电机的双向控制。其正常工作温度范围在－40℃到+150℃，正常连续输出电流最大达到10A，直流输入电压范围为8~28V，而且当电压高于28V时具有过压保护功能。它能够采集电机的电流，利用它反馈给单片机A/D采样模块得到电机电流值，从而完成电机的双向控制和实现车窗防夹功能，达到了车窗电机驱动模块的设计要求。其电路图如图3—6所示。
图3—6电机驱动电路
电机控制原理如下:初始状态中，GLSI和GLsZ都同时置高电平或低电平，OUTI
和OUTZ一直保持高电平。当U6中的栅极为低电平且U7的栅极为高电平时，直流电机正转，车窗上升;反之，当U6中的栅极为高电平且U7的栅极为低电平时，直流电机反转，车窗下降，这样就足以完成永磁直流电机的正反相控制要求。
除此之外，飞思卡尔的功率芯片MC33486还具有负载电流的线性复制功能，
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Cur-R输出电流和负载电流成线性比例，Cur-R输出电流再通过采样电阻和限流电阻把电流转化为电压输入到单片机的采样端。电压进行A/D转换和一些计算后就可以得到负载的真实电流。因此，监测输入到单片机端口的电压就等同于监测车窗运动中电机的电流。车窗上升过程、下降过程、上升遇到阻力过程中，经过电机的电流都呈规律性的变化，而这些电流变化都可以通过电流采样实时地反映到单片机中，其中ILoad为玻璃升降器的电机电流：
ICurR?(1/3700)*ILoad
采样端。输入到单片机端的电压为：
这个电流通过采样电阻R8和限流电阻R9把电流转化为电压输入到单片机ADC的
U?ICurR?R8
将电压进行A／D转换和一些计算后就可以得到负载的真实电流。因此，监测输入到单片机端口的电压就等同于监测车窗运动中电机的电流。车窗上升过程中遇到阻力时经过电机的电流都呈规律性的变化，而这些电流变化都通过电流采样实时地反映到单片机中。
3.3 系统硬件抗干扰设计
目前汽车上电子装备大量增加，而半导体逻辑器件对于电磁干扰相当敏感，车
载电器低电压、大电流负载特性使其开、关过程在供电线路上产生很多干扰，继电器或电机等负载的开关过程也能产生干扰汽车电子系统的瞬变电压，还有一些其他等原因使得车载电子器件一直处在恶劣的电磁环境。为了保证车载网络的系统安全和可靠运行，其必须具备良好的电磁兼容性(EMC)，所以进行硬件设计时必须考虑抗干扰的问题。
电磁兼容性设计主要包括二个方面，即切断电磁辐射进入电子产品内部产生相
互干扰的通路，提高对电磁效应敏感器件的质量;从汽车电子系统的总体和电路设计方面采取措施对最敏感的器件和部位进行屏蔽保护。
这次车窗系统硬件设计中的PCB主要采取了如下2个抗干扰措施：
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（1）在每个芯片输入输出端都加了相应的旁路电容和去涡电容。旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。去涡电容有三个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容，提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能;二是滤除该器件产生的高频噪声，切断其通过供电回路进行传播的通路;三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去涡是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。这是旁路电容和去祸电容的本质区别。
（2）加粗了导线宽度，以减少导线上的电阻。同时，使电源线、地线的走向一致，这样的措施也有助于加强电路板的抗干扰能力。
3.4 本章小结
在本章中，首先给出了车窗控制系统总体框架图，然后给出了此次车窗控制系统的硬件设计方案，包括详细的LIN节点硬件原理设计、电源模块设计、直流电机驱动模块设计，最后介绍了此次硬件设计中采用的两项有效防干扰措施。
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第4章 LIN总线协议的研究
4.1 LIN总线特点
LIN总线是一种低成本的串行通讯网络，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。LIN总线协议建立在通用的UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)即异步串行通信)硬件接口上，实现比较简单，只要具有UART功能模块的单片机都可以作为LIN网络的节点。在物理上仅使用一根12V信号线，采用单主多从的结构，避免了总线报文的竞争。通常情况下，一个LIN网络上节点数量不应超过16，最大标识符数量是64。否则，节点增加将减少网络阻抗，会导致环境条件变差。用户不需要改变现有的LIN从节点的软件和硬件就可以在LIN网络上增加节点。LIN总线目标是为现有的汽车网络提供辅助功能，LIN网络作为现有网络的补充提高了汽车总体网络的性能，降低了汽车电子控制装置的开发及生产成本。在不需要CAN总线的带宽和多功能的场合，比如车窗控制系统中智能传感器和制动装置之间的通讯，使用LIN总线可大大节约成本。LIN总线的出现使得人们可以采用更低成本的解决方案来补充汽车高端CAN总线的不足。
LIN总线的主要特性有如下几点：
（1）单主多从结构，无需总线仲裁，由主节点控制总线访问；
（2）低成本单线12V数据传输，线的驱动特性符合改进的1509141标准； （3）基于通用的UART接口，几乎所有微控制器都具备LIN必需的硬件； （4）从机节点不需石英或陶瓷谐振器可以实现自同步，减少了硬件成本； （5）传输速率最高达20Kbit/s；
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