【技术大神】应用LIN-Slave通信MCU实现车窗防夹功能

时间： 2017-03-30 来源：技术大神活动文章

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MLX81107是LIN MCU从器件，为不同的IO扩展应用提供了单芯片解决方案。芯片内部集成了LIN收发器，LIN控制器，电压调节器和基于16位RISC的MCU，以及相应的外设模块，如ADC、16位PWM、高/低压IO接口等。

防夹车窗系统概述及要求
一个车窗控制系统包括前后左右四个车窗控制器，通过LIN网络使能，控制和禁止四个车窗的升降，开关及其他可能的功能。一般情况下，四个车窗控制器均为LIN从节点，主节点为BCM（车身控制模块）。另外一种情况是，可将前左车窗控制器既作为主节点也作为从节点控制其他四个车窗。

一个车窗控制器的基本功能包括：
• 作为LIN通信从节点，响应主节点的命令和请求
• 控制车窗的使能和运动
• 反馈车窗控制模块的诊断信息
• 响应本地/全局开关输入，控制车窗手动/自动升降
• 自动位置校正
• 车窗位置检测及存储
• 车窗防夹功能
• 低功耗/休眠模式
• 反向电压保护
• 温度保护
• 驱动级/电机失效诊断

MLX81107车窗控制硬件电路设计
MLX81107内部模块如图1所示，包括电源控制，MLX4+MLX16的MCU内核，LIN物理层，16位定时器，ADC，SPI通信，8个低压IO和4个高压IO。

图1：MLX81107内部模块

针对车窗控制系统的要求，MLX81107支持两种不同的硬件电路设计方案：H桥无霍尔方案和Relay带霍尔防夹方案。两种方案的硬件电路设计如图2所示。

在Relay方案中，车窗的位置检测以及防夹控制通过霍尔信号的反馈，即电机的速度和方向实现。霍尔信号与MLX81107的接口通过两个低压IO，LV3和LV4，实现。通过检测方向信号的高低判断车窗的运动方向。通过MLX81107内部带捕获功能的定时器，检测霍尔信号的速度信号计算车窗的运动速度。此外，在Relay带霍尔方案中，霍尔可采用MELEXIS带速度和方向输出的单芯片霍尔开关MLX90251。

在H桥无霍尔方案中，车窗的位置控制通过检测车窗电机运动时产生的电流纹波实现。所以在电路设计中需要增加电机电流检测的采样电阻，以及电流放大器，通过MLX81107内部集成的ADC检测电机运动时的实时电流，通过软件计算和判断电机运动的速度和车窗的位置，用于车窗位置控制和防夹保护。

a）H桥驱动电路设计

b）Relay驱动电路设计

图2：MLX81107车窗控制硬件电路设计

MLX81107软件控制及防夹功能设计

图3：MLX81107车窗控制软件设计

MLX81107车窗控制软件主要包括图3中的三个模块：检测模块，控制模块和保护模块。其中检测模块包括电源电压，电机电压，电机位置，电机速度，电机电流以及温度等相关信号的检测；保护模块包括电压过压/欠压，过载，短路，过温和防夹保护；控制模块包括电机控制，LIN通信，看门狗及模块休眠/唤醒控制。下文主要介绍防夹保护功能的设计和实现。

车窗的防夹功能，只有在车窗模块完成初始化和位置校正后才有效，一般需要符合欧标"2004/4/CE"的要求。防夹的检测区间定义在距离车窗顶部4mm到200mm的范围内，车窗运行至距离顶部小于4mm的区域内，车窗可以实现堵转停止，以完成车窗玻璃的完全密封。在初始化完成后，如果在检测区域内检测到物体，车窗反转150mm。如果检测到防夹物体的位置距离预定义的软停位置小于反转距离时，车窗将停到底部的软停位置。

传统的防夹检测和保护功能通过霍尔信号反馈实现，相对比较简单，但是需要增加一个霍尔器件检测车窗的位置和速度，不进增加了成本，而且需要考虑霍尔位置的安装。霍尔器件也占用系统空间，限制了机械结构的设计。

除霍尔方案外，MLX81107还可以实现无霍尔的位置检测和防夹功能，通过电机运行电流的纹波检测和计数可以实现电机位置控制和防夹检测，如图4所示，该方法已在实际车窗系统测试通过。

图4：MLX81107车窗无霍尔位置检测

小结
LIN MCU从节点器件MLX81107由于相对比较高的集成度（LIN+MCU）和灵活的可扩展性，可以支持不同的车窗控制方案。其中无霍尔的H桥驱动方案可帮客户省掉霍尔器件，既节省了成本，又避免了霍尔位置安装困难的问题，是一种成本-效率较高的解决方案。

作者：mlxhzh

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全部评论（1）

Captain Lv7. 资深专家 2022-02-08

MLX81107车窗控制的方案有美欧详细资料？

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