基于CAN/LIN总线技术的车身控制器设计与应用

路　平，孙　灿，张进明（北京汽车研究总院有限公司电子电器与空调部，北京　101300）

基于CAN/LIN总线技术的车身控制器设计与应用

路平，孙灿，张进明
（北京汽车研究总院有限公司电子电器与空调部，北京101300）

描述所设计的一种基于CAN/LIN总线技术的多功能汽车车身控制器主要功能，分析、讨论其功能特点和实现方式。

车身控制器；CAN总线；功能

随着汽车行业电气系统技术的不断发展，电控单元在汽车中的应用越来越多，分离模块大量使用的同时也带来了成本增加、故障率上升、布线复杂、智能化人性化、信息共享等问题，因此需要设计功能强大的控制模块，来替换部分离散控制单元功能，这就是车身控制器 （简称BCM）。BCM是汽车内最重要的模块之一，BCM被用来控制不需专用控制器的常用 “车身”功能，包括车窗、车镜、车门锁和车灯控制等，此外，BCM还可以具有通过网络总线在不同模块间传输数据的网关作用。因为BCM连接多个汽车总线，所以它是为汽车增加新功能的理想平台。当汽车电子设计工程师想为汽车添加新的功能，但又没有太多时间、空间或预算来增加新模块时，他们常可通过为BCM编写新软件并借助其连网能力来实现这些功能［1］。

1　总体方案介绍

本文设计的基于CAN/LIN总线技术的多功能汽车车身控制器 （BCM），可以同时具备传统车身控制功能，又可以扩展网关、IMMO（发动机电子防盗）、TPMS（胎压监测系统）和RKE的功能，能够满足多款汽车研发平台要求及覆盖多种车型配置需求。该BCM是可以覆盖多种车型配置需求的单一模块，对于上述所有功能可以按要求进行扩展。该车身控制器可具备的主要功能介绍如下。

1）基础功能RKE遥控钥匙功能 （Remote Keyless Entry）；外部开关信号采集与其它信号采集；车外灯光控制 （包括远/近光灯、左/右转向灯、前/后雾灯、位置灯等）；车内灯光控制 （包括各种开关背光灯控制、开门指示灯、防盗指示灯、阅读灯、行李厢等）；刮水系统控制 （包括前后刮水电机控制、前后玻璃清洗控制）；电源模块，电池节电，能量管理；警告控制 （包括钥匙警告，安全带警告，停车警告，门开状态警告，尾灯警告信息等）；车辆碰撞开锁控制。

2）可扩展功能集成网关功能 （1条高速CAN，1条低速CAN，2条LIN）；IMMO发动机电子防盗功能；TPMS胎压监测系统功能。

2　网关功能

总线网关模块与企业网络内的路由器类似，是整个汽车内最先进、计算最密集的应用之一。大多数电子控制单元 （ECU），无论是底盘、动力传动系统，还是车身电子领域，都必须通过中央网关向其它汽车子系统传递信息。除了为不同通信协议提供一个焦点外，该网关还作为集中诊断和其它模块的再编程路由器使用，在实现信息共享的同时，对整个网络进行全局网络管理，增加了网络的可靠性；不采用单独网关控制模块，既可以节约网关成本又可以减少网关的布置工作和物理及管理成本。该功能中CAN通信集成OSEK网络管理、符合CAN2.0通信协议和ISO15765诊断协议；LIN通信符合LIN2.0通信协议。网络拓扑示意图如图1所示。CAN1为PT_CAN，采用500kb/s的高速CAN网络，满足动力底盘控制系统通信的实时性要求；CAN2为Body_CAN，采用125 kb/s的高速CAN网络，提高了车身网段的速率，满足电子化水平不断提升的车身控制系统，便于车身节点扩展。

图1　网络拓扑示意图

该BCM本身集成的CAN收发器采用Philips的TJA1040芯片，LIN收发器采用TJA1021芯片，可以满足PT_CAN（动力CAN）与Body_CAN（车身CAN）之间的信号转换功能及网络总线通信要求。该BCM的CAN收发器内部电路见图2，LIN收发器内部电路见图3。

图2　BCM内部TJA1040 CAN收发器电路图

图3　BCM内部TJA1021 LIN收发器电路图

3　TPMS功能

轮胎压力监测系统 （TPMS）是一项新的汽车被动安全装置，可以帮助驾驶者实时掌握轮胎的压力状况，帮助减少因轮胎故障所引发的交通事故，增加车辆驾驶的安全性，帮助节约油耗，减少轮胎橡胶磨损，以节约能耗，保护环境。

本文所设计的TPMS为直接式胎压监测系统，利用安装在每一个轮胎里的压力传感器，直接测量轮胎的气压、温度和电池电量，并对各轮胎气压和温度进行监视。当轮胎气压等于或低于建议标准胎压值的25%或有渗漏及快速漏气时，系统会自动报警。TPMS接收模块集成在BCM里，与RKE共用一个NXP Receiver接收芯片，发送频率都为433.92 MHz；高频接收天线与RKE天线共用，从BCM插接件中单独引出，可以减少干扰且传输距离更远。同时可以在软件中定义RKE信号在车辆静止时使用，TPMS信号在车辆行驶状态时激活，这样可以避免TPMS与RKE同时发送信号 （产生干扰）。图4为BCM集成TPMS硬件系统示意图。

图4　BCM集成TPMS硬件系统示意图

四轮胎压传感器采用SCHRADER公司的插入式传感器，通过RF方式发送轮胎温度、压力和电池电量信号，给BCM中的TPMS接收模块，接收胎压传感器信号后处理，通过CAN通信将信息传递给组合仪表，仪表从CAN上获取信息显示胎压报警符号、系统故障报警符号、电池电量低符号及车形状符号显示。

4　IMMO功能

发动机电子防盗系统 （IMMO）主要由微处理器及外围元器件 （防盗线圈、转发器）组成，它实现与转发器和发动机管理系统的通信。当用点火钥匙接通ON挡时，如果在规定的时间内对转发器加密认证成功，则发动机管理系统EMS允许发动机点火，汽车可以起动。

电子防盗功能中，BCM集成IMMO控制器，采用一体式防盗线圈集成Philips PCF7992芯片，数据通过

LIN线传输与BCM通信，认证用户点火钥匙内的密码转发器；BCM与发动机管理系统EMS通过CAN总线通信，加密认证。以上两步认证都成功时，才能允许起动发动机。图5为BCM系统示意图。

图5　BCM系统示意图

5　总结

该BCM的相关设计和应用，有助于汽车制造厂降低开发成本和维护成本，可以覆盖多种车型，对每种车型只需进行一些配置工作，从而缩短产品整体上市时间，并提高了整车的安全性、舒适性、可维护性、可扩展性，也满足了现代汽车的控制和管理要求，是目前汽车主机厂车身电器控制系统的一种应用趋势。

该产品及其相关技术已在北汽某款自主品牌车型上进行路试验证，并获得了较好的测试效果，后续会考虑在部分新车型上进行量产推广。

Design and Application of Body Controller Based on CAN/LIN Bus Technology

LU Ping，SUN Can，ZHANG Jin-ming
（Electronic Electric&Air Condition Dept.，Beijing Automotive Technology Center，Beijing 101300，China）

The main functions of a multifunctional automobile body controller based on CAN/LIN bus technology are described；its function characteristics and realization way are analyzed and discussed.

body controller；CAN bus；function

U463.4

A

1003-8639（2016）02-0014-02

（编辑心翔）

2015-11-29；

2015-12-05

路平 （1982-），男，北京人，工程师，硕士，主要从事车身控制系统开发。

［1］蔡茹.基于CAN/LIN总线的车身电子控制系统［D］.长春：吉林大学硕士论文，2006：1-5.