CN102221715A

CN102221715A - 基于lin总线的雨量传感器检测平台及其检测方法

Info

Publication number: CN102221715A
Application number: CN2010101482713A
Authority: CN
Inventors: 姜义成; 范振; 姜博
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2010-04-16
Publication date: 2011-10-19

Abstract

本发明基于LIN总线的雨量传感器检测平台及其检测方法，属于汽车部件检测系统，现在的评价系统只能对老式的12V脉冲式雨量传感器和雨刮电机进行数据采集。对现今较高档轿车带LIN总线的雨量传感器则无能为力。本发明利用基于LIN协议的雨刮系统作为信号源，选用MC9S12D64芯片为核心组成嵌入式系统LIN主节点，并通过USB总线连接成由计算机和嵌入式系统组成的上、下位机信息传输系统，在计算机终端应用程序的辅助下完成数据参数采集、比较和显示。通过它们反馈的数据值和标准数据曲线比较，直接判断传感器及电机的生产质量，从而为检测平台的全部自动化提供支持。

Description

基于LIN总线的雨量传感器检测平台及其检测方法

技术领域

本发明属于汽车部件检测系统，特别涉及基于LIN总线的雨量传感器检测。

背景技术

如今，为了减少汽车车身线束，现场总线技术已经广泛应用于车身电子控制系统。其中，LIN总线是近些年来兴起的一种面向低端通讯的多路复用串行协议，主要应用在速率要求不高的场合，如车门、方向盘、座椅、车窗、雨刮等这些对于成本比较敏感的单元。通过使用LIN总线可大大节省成本、降低布线造价、提高可维护性和智能化水平。但是现在的评价系统只能对老式的12V脉冲式雨量传感器和雨刮电机进行数据采集。对现今较高档轿车带LIN总线的雨量传感器则无能为力。为了适应汽车行业的发展，现今需要将基于LIN的雨刮系统检测平台融入现在的汽车检测平台中。

发明内容

本发明的设计目的就是通过计算机对基于LIN总线的雨量传感器及基于LIN的雨刮电机所组成的雨刮系统进行数据采集。在现有的汽车部件检测平台上，增添一个对雨刮系统的检测节点。此节点是在Windows系统下完成对基于LIN协议雨量传感器以及雨刮电机的数据采集，通过它们反馈的数据值和标准数据曲线比较，直接判断传感器及电机的生产质量，从而为检测平台的全部自动化提供支持。

本发明利用基于LIN协议的雨刮系统作为信号源，选用MC9S12D64芯片为核心组成嵌入式系统LIN主节点，并通过USB总线连接成由计算机和嵌入式系统组成的上、下位机信息传输系统，在计算机终端应用程序的辅助下完成数据参数采集、比较和显示。总体的结构框架如图1。

本发明有以下几个模块组成：LIN雨量传感器(LIN从节点)，LIN雨刮电机(LIN从节点)，LIN接口芯片，MCS12微控制器(LIN主节点)，USB接口芯片，PC终端应用程序。

该发明的工作流程及数据流方向如下：

1.首先通过PC终端对雨量传感器及雨刮电机进行正确的配置。PC终端应用程序将用户输入的各种检测模式(如睡眠状态，低功耗状态，正常工作状态)所对应的数据发送给主节点。

2.LIN主节点从USB总线上获得检测对应的配置数据，在检验数据完整性及正确性后，按照雨量传感器及雨刮电机所对应的时序构成LIN进度表，并按照LIN进度表规定的数据时序将数据发送到LIN总线。

3.雨量传感器以及雨刮电机，即LIN从节点，在总线上接收到数据后，配置相应的模式(如睡眠状态，低功耗状态，正常工作状态)，然后，从节点按照LIN进度表将雨量数据及雨刮电机参数(如速度，温度，过载等)发送到到LIN总线。

4.LIN主节点在接收到LIN总线数据，检验数据完整性及正确性后，通过USB总线将数据传递给PC终端。

5.PC终端以所选模式对应的数据曲线为标准，对返回的数据进行分析，按照误差范围给出产品的质量可靠性。

此外，此系统还可以升级为连接CAN总线的完整汽车网络，只需要在LIN的主节点加入CAN/LIN转换网关即可，可以用MC9S12系列单片机自带的CAN2.0A/CAN2.0B接口可以方便的实现。

另外，将USB技术用于工业生产中，可实现热插拔式的工业检测。

本发明积极地效果是提供一套可以提高检测质量的雨量传感器检测平台，以提高生产效率。由于对当前流行的LIN部件雨量传感器及LIN雨刮电机进行了数据采集，实现基于现场总线的自动化设计。使新的评价系统能够涵盖目前汽车几乎所有的基于LIN的雨量传感器及雨刮电机。

同时此评价系统可以扩展为通用系统，还可以对LIN的从节点数据进行了检测，如车门窗子系统等。在PC终端的参与下完成了自动化检测，节省了人力资源，提高了总体的生产效率。

附图说明

图1是LIN雨刮系统检测平台结构图。

图2是LIN接口芯片MC33661电路原理图。

图3是雨刮系统的进度表分配。

图4是USB接口芯片与MCU组合电路

图5是主节点流程图。

具体实施方式

下面对照附图，作进一步详细说明。

本发明有以下几个模块组成：LIN雨量传感器(LIN从节点)，LIN雨刮电机(LIN从节点)，LIN接口芯片，MCS12微控制器(LIN主节点)，USB接口芯片，PC终端应用程序，如图1所示。

本评价系统的各组成部分的功能及电路构成：

(一)雨量传感器及雨刮电机

LIN雨量传感器与普通的雨量传感器在信号感应方面区别，是能够将雨量的信息暂存在其自带的缓冲区中，形成LIN从任务中的数据字节。他不但能够反映雨量信息还能够反映光照强度，湿度等其他参数。LIN雨刮电机的是将雨刮速度等信息形成从任务中的数据字节。

LIN雨量传感器及雨刮电机可以工作在不同的模式下，按照预定的工作模式对器件进行标准检测(如遮光，温度定量等)，对各种模式数据进行采集。

(二)LIN接口芯片模块

在本发明中，采用了MCU+LIN芯片的组合，使LIN模块能够推广到不同类型的MCU上。选择的MC33661芯片是专用于LIN的单线物理接口器件。可控制外部稳压器，抗干扰能力强，适用于比较复杂的工作环境。图2是LIN接口芯片与LIN主节点的电路原理图。

(三)主节点嵌入式设计

主节点需要完成USB编程，LIN协议编程，并分配LIN进度表，从而构成完整的LIN通信。LIN协议的软件设计基于OSI模型，分为应用层、传输层、协议层和物理层。每一个层次利用接口函数与上下层进行通信，达到了数据独立性与隐蔽性要求，为程序维护提供了方便。LIN进度表分配是由主节点按照规定的时序循环完成主任务与从任务的发送或接收。

1.LIN进度表设计

进度表规定了传送报文帧的顺序，以及当前和下一个报文帧之间的间隔。由于进度表的设置在数量上没有限制，所以可以定义几个不同的进度表来满足网络运行的不同需求，图3为雨刮检测系统完成LIN进度表。其中，通过节点的标号以及箭头来表示数据的流向。由于是基于总线的器件，雨量传感器与雨刮电机之间会发生数据共享。事实上，在0x22的4个接收字节中有包含雨刮电机速度，档位等信息。这样，数据之间形成了一种矩阵关系，增加了自动控制的灵活性。

2.USB模块设计

本发明选用PDIUSBD12(简称D12)芯片，是一款高性价比的USB接口芯片，是USB设备端使用最广泛的USB接口芯片之一。D12与微处理器有两种通信方式。一种是数据地址总线复用方式，D12的ALE直接连到微处理器的ALE上，A0可以接任何固定电平。ALE脚通过内部逻辑产生选通信号以区别并行总线上的是命令还是数据；：一个偶数地址表示送往D12的是读/写数据，一个奇数地址表示往D12写入一个命令。另一种是并联接口方式，也就是独立的地址和数据总线方式。ALE接低电平，A0脚与微处理器的一个I/O口相连。该端口控制PDIUSBD12的命令和数据状态。通过CS_N，RD_N和WR_N的组合时序，将DATA写入和读出。本模块的电路如图4。

3.主节点的软件设计

图5为主节点的软件设计流程图。主节点需要完成USB编程，LIN协议编程，并分配LIN进度表，从而构成完整的LIN通信。

(四)PC终端应用软件

用户程序利用Visual C++开发，通过调用API函数实现对USB进行读、写操作。这要完成以下的功能：

1.根据不同模式在数据库中调出当时模式下的传感器参数数据。并将配置数据通过USB发送到主节点。

2.从USB总线上获得数据，并与标准数据比较。

3.通过不同的方案进行误差分析，给出误差区间，确定汽车零部件是否合格。

Claims

1.一种基于LIN总线的雨量传感器检测平台，该检测平台由LIN雨量传感器(LIN从节点)，LIN雨刮电机(LIN从节点)，LIN接口芯片，MCS12微控制器(LIN主节点)，USB接口芯片，PC终端应用程序组成，其特征是：利用基于LIN协议的雨刮系统作为信号源，选用MC9S12D64芯片为核心组成嵌入式系统LIN主节点，并通过USB总线连接成由计算机和嵌入式系统组成的上、下位机信息传输系统，在计算机终端应用程序的辅助下完成数据参数采集、比较和显示。

2.根据权利要求1所述的检测平台，其特征是：在LIN的主节点加入CAN/LIN转换网关，利用MC9S12系列单片机自带的CAN2.0A/CAN2.0B接口可以连接成为CAN总线的完整汽车网络。

3.根据权利要求1所述的检测平台，其特征是：将USB技术用于本系统中，可实现热插拔式的工业检测。

4.一种基于LIN总线的雨量传感器检测方法，其特征是：本雨量传感器检测方法为以下几个步骤

①首先通过PC终端对雨量传感器及雨刮电机进行正确的配置。PC终端应用程序将用户输入的各种检测模式(如睡眠状态，低功耗状态，正常工作状态)所对应的数据发送给主节点；

②LIN主节点从USB总线上获得检测对应的配置数据，在检验数据完整性及正确性后，按照雨量传感器及雨刮电机所对应的时序构成LIN进度表，并按照LIN进度表规定的数据时序将数据发送到LIN总线；

③雨量传感器以及雨刮电机，即LIN从节点，在总线上接收到数据后，配置相应的模式(如睡眠状态，低功耗状态，正常工作状态)，然后，从节点按照LIN进度表将雨量数据及雨刮电机参数(如速度，温度，过载等)发送到到LIN总线；

④LIN主节点在接收到LIN总线数据，检验数据完整性及正确性后，通过USB总线将数据传递给PC终端；

⑤PC终端以所选模式对应的数据曲线为标准，对返回的数据进行分析，按照误差范围给出产品的质量可靠性。