專利名稱：一種汽車多路開關(guān)信號采集與傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于汽車電子領(lǐng)域，具體涉及一種汽車多路開關(guān)信號采集與傳輸裝置。
背景技術(shù)：
·[0002]隨著汽車內(nèi)部各種電子電氣設(shè)備的不斷使用，傳統(tǒng)上采用導(dǎo)線將車用電器與其控制開關(guān)直接相連的方式不僅增加車內(nèi)線束，降低可靠性和可維護性，而且過多導(dǎo)線和接頭也易增加安全隱患。同時，這種連接方式不利于車內(nèi)信息共享，從一定程度上限制了汽車電子技術(shù)的發(fā)展。汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用解決了傳統(tǒng)連接方式帶來的一系列問題，實現(xiàn)了車內(nèi)各種信號的網(wǎng)絡(luò)化傳輸，極大地方便了汽車電子控制單元(Electronic Control Unit, E⑶)對車內(nèi)各種信息的提取和利用。然而，車內(nèi)各種開關(guān)信號的獲取一直以來都缺乏簡單、有效、可靠的途徑。目前，各個汽車零部件供應(yīng)商或相關(guān)單位均通過設(shè)計專門電路采集開關(guān)信號，并以自定義的通信協(xié)議進行傳輸。這種途徑存在如下問題第一，硬件集成度不高，一旦有新的電器開關(guān)接入，須重新布板，擴大電路板面積，增加開發(fā)周期;第二，硬件通用性不強，它們一般針對12V或24V電源的汽車，較難同時兼顧二者；第三，信息開放度不夠，開關(guān)信號的傳輸方式與標(biāo)準(zhǔn)的汽車網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn)不匹配，難以實現(xiàn)信息共享，阻礙了汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種汽車多路開關(guān)信號采集與傳輸裝置，能夠同時識別車載多路開關(guān)的跳變，根據(jù)汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)實時傳輸給其他ECU。本實用新型為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為一種汽車多路開關(guān)信號采集與傳輸裝置，其特征在于它包括電源轉(zhuǎn)換電路、開關(guān)信號采集電路、控制電路和CAN總線驅(qū)動電路；開關(guān)信號采集電路的輸入端輸入高邊開關(guān)信號和低邊開關(guān)信號，開關(guān)信號采集電路的輸出端與控制電路連接；控制電路將開關(guān)信號采集電路采集的信號通過CAN總線驅(qū)動電路經(jīng)CAN總線輸出；電源轉(zhuǎn)換電路的輸入端輸入車載直流電壓，輸出端分別為開關(guān)信號采集電路和控制電路供電。按上述方案，所述的控制電路包括微控制器及其外圍電路，其中外圍電路包括時鐘電路和復(fù)位電路。按上述方案，所述的開關(guān)信號采集電路的輸出端與微控制器的SPI接口連接，CAN總線驅(qū)動電路與微控制器的CAN接口連接。按上述方案，所述的開關(guān)信號采集電路選用開關(guān)信號采集器。按上述方案，所述的電源轉(zhuǎn)換電路的輸入端包括正極和負極，正極與負極之間串接瞬態(tài)電壓抑制器。按上述方案，所述的電源轉(zhuǎn)換電路的輸入端的負極與整個電路的接地端之間連接一個磁珠。本實用新型的有益效果為I、由于采用了開關(guān)信號采集電路，能夠同時采集汽車多路高、低邊開關(guān)，并在允許的范圍內(nèi)隨時增加開關(guān)路數(shù)，無需重新制版，而且電路簡潔明了，可靠性較高；2、采用CAN總線傳輸多路開關(guān)信息，實現(xiàn)汽車多路開關(guān)信息與汽車網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的兼容，方便用戶對汽車開關(guān)信號的獲取。3、通過一些小的電路技巧，降低電路傳輸中的干擾，提高電路的穩(wěn)定性。

圖I是本實用新型的總體結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實用新型一實施例的控制電路電路圖。圖3是本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換電路圖。圖4是本實用新型一實施例的開關(guān)信號采集電路圖。圖5是本實用新型一實施例的CAN總線驅(qū)動電路圖。
具體實施方式
圖I是本實用新型的總體結(jié)構(gòu)框圖，包括電源轉(zhuǎn)換電路、開關(guān)信號采集電路、控制電路和CAN總線驅(qū)動電路；開關(guān)信號采集電路的輸入端輸入高邊開關(guān)信號和低邊開關(guān)信號，開關(guān)信號采集電路的輸出端與控制電路連接；控制電路將開關(guān)信號采集電路采集的信號通過CAN總線驅(qū)動電路經(jīng)CAN總線輸出；電源轉(zhuǎn)換電路的輸入端輸入車載直流電壓，輸出端分別為開關(guān)信號采集電路和控制電路供電。 控制電路主要利用SPI接口與開關(guān)采集電路相連，獲取多路開關(guān)信息，再通過CAN接口傳輸這些信息，實現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)處理和操作。如圖2所示，控制電路主要由微控制器U1、時鐘電路和復(fù)位電路等3個部分組成。為保證Ul的正常工作，設(shè)置電容器C1-C8、Cll等濾波電容，同時在微控制器Ul的VRH引腳與+5V電源之間設(shè)置電感LI，以降低外界干擾。時鐘電路主要為微控制器Ul提供精準(zhǔn)的時鐘信號，它由晶振Y1、匹配電阻R2和兩個電容組成，本實用新型采用16M晶振，匹配電阻為10ΜΩ，兩個電容均為22pF。由于微控制器Ul自帶復(fù)位功能，只需提供簡單的復(fù)位電路，即一個復(fù)位開關(guān)SWITCH和2個電阻R3、R4便可實現(xiàn)微控制器的外部復(fù)位功能。一旦復(fù)位開關(guān)SWITCH閉合，微控制器Ul的/RESET引腳就會出現(xiàn)低電平，從而觸發(fā)微控制器復(fù)位。電源轉(zhuǎn)換電路將車載+12V/24V電源轉(zhuǎn)換為+5V，為系統(tǒng)其他器件的提供穩(wěn)定的工作電壓。如圖3所示，電源轉(zhuǎn)換電路采用+12V/24V轉(zhuǎn)+5V的電源模塊U2。車載電源經(jīng)過C12、CEl和CE2等電容的整流后進入U2的+Vin引腳，再通過CE3和CE4穩(wěn)壓后將+5V電壓輸送給系統(tǒng)的其他器件。為去除車載電源的瞬態(tài)浪涌，在電源轉(zhuǎn)換電路的輸入端，即車載電源正極POWER+和負極POWER-直接串接瞬態(tài)電壓抑制器TVS，對整個系統(tǒng)起到良好的過載保護作用。同時，本實施例利用磁珠FB將車載電源負極POWER-與整個系統(tǒng)共地，抑制它們之間的相互干擾。開關(guān)信號采集電路作為系統(tǒng)的輸入端，主要處理汽車多路開關(guān)信號，經(jīng)過去抖降噪后采集到開關(guān)采集器內(nèi)部的緩沖單元中，并通過SPI接口實時發(fā)送給微控制器。如圖4所示，開關(guān)信號采集電路采用開關(guān)信號采集器U3同時采集8路高邊開關(guān)和12路低邊開關(guān)的跳變。由于+24V車載電源的瞬態(tài)電壓峰值有可能超出U3的工作范圍，本實施例采用分壓方法，利用電阻R13和R14對VPWR引腳的電壓進行降壓處理，使得U3始終工作在安全電壓范圍內(nèi)。同時，為保護U3內(nèi)部的高邊開關(guān)采集電路，在汽車多路開關(guān)的輸出端SPO-HS SP7-HS與SPO SP7等引腳的輸入端分別串接電阻R5 R12，以降低SPO SP7等引腳的工作電壓值。電容C13 C34的作用主要為去除開關(guān)的抖動，降低外界干擾。CAN總線驅(qū)動電路作為系統(tǒng)的輸出端，通過CAN接口獲取多路開關(guān)信息，周期性傳輸?shù)紺AN總線上，供其他ECU使用。如圖5所示，CAN總線驅(qū)動電路主要由高速CAN收發(fā)器U4和終端電阻R15組成。U4內(nèi)部自帶光電耦合器，能夠?qū)崿F(xiàn)CAN信號的光電隔離。它通過RXD、TXD兩個引腳與微控制器Ul的第74、75引腳相連，可穩(wěn)定工作于高達IMbps的波特率。 電容C36和電阻R16為CAN總線屏蔽地線的抗干擾電路，CE5和C37為U4的去耦電路。
權(quán)利要求1.一種汽車多路開關(guān)信號采集與傳輸裝置，其特征在于它包括電源轉(zhuǎn)換電路、開關(guān)信號采集電路、控制電路和CAN總線驅(qū)動電路；開關(guān)信號采集電路的輸入端輸入高邊開關(guān)信號和低邊開關(guān)信號，開關(guān)信號采集電路的輸出端與控制電路連接；控制電路將開關(guān)信號采集電路采集的信號通過CAN總線驅(qū)動電路經(jīng)CAN總線輸出；電源轉(zhuǎn)換電路的輸入端輸入車載直流電壓，輸出端分別為開關(guān)信號采集電路和控制電路供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車多路開關(guān)信號采集與傳輸裝置，其特征在于所述的控制電路包括微控制器及其外圍電路，其中外圍電路包括時鐘電路和復(fù)位電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車多路開關(guān)信號采集與傳輸裝置，其特征在于所述的開關(guān)信號采集電路的輸出端與微控制器的SPI接口連接，CAN總線驅(qū)動電路與微控制器的CAN接口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的汽車多路開關(guān)信號采集與傳輸裝置，其特征在于所述的開關(guān)信號采集電路選用開關(guān)信號采集器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的汽車多路開關(guān)信號采集與傳輸裝置，其特征在于所述的電源轉(zhuǎn)換電路的輸入端包括正極和負極，正極與負極之間串接瞬態(tài)電壓抑制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車多路開關(guān)信號采集與傳輸裝置，其特征在于所述的電源轉(zhuǎn)換電路的輸入端的負極與整個電路的接地端之間連接一個磁珠。
專利摘要本實用新型提供汽車多路開關(guān)信號采集與傳輸裝置，包括電源轉(zhuǎn)換電路、開關(guān)信號采集電路、控制電路和CAN總線驅(qū)動電路；開關(guān)信號采集電路的輸入端輸入高邊開關(guān)信號和低邊開關(guān)信號，開關(guān)信號采集電路的輸出端與控制電路連接；控制電路將開關(guān)信號采集電路采集的信號通過CAN總線驅(qū)動電路經(jīng)CAN總線輸出；電源轉(zhuǎn)換電路的輸入端輸入車載直流電壓，輸出端分別為開關(guān)信號采集電路和控制電路供電。本實用新型采用開關(guān)信號采集電路，同時采集汽車多路高、低邊開關(guān)，在允許的范圍內(nèi)隨時增加開關(guān)路數(shù)，無需重新制版，電路簡潔明了，可靠性高；采用CAN總線傳輸多路開關(guān)信息，實現(xiàn)汽車多路開關(guān)信息與汽車網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的兼容，方便用戶獲取汽車開關(guān)信號。
文檔編號B60R16/02GK202716822SQ201220086659
公開日2013年2月6日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者褚端峰, 嚴(yán)新平, 馬杰, 杜江偉, 吳超仲 申請人:武漢理工大學(xué)