汽车门锁模块的系统结构

MC33399具有低电流睡眠模式和专门的叫醒输入管脚，使LIN控制节点可以处于低功耗运行状态[3]。

门锁单元的主节点的微控制器采用Motorola公司的16位微控制器单元MC9S12DP256。该芯片内部模块包括16位CPU(HCS12 CPU)、256K字节的Flash EEPROM、12.0K字节的RAM、4.0K字节的EEPROM、两个串行通信接口(SCI)、二十九个数字I/O通道、五个CAN2.0 A/B软件兼容模型(MSCAN12)等。因此，控制节点无需再外扩存储单元，I/O资源也完全满足车身控制的需求，CAN通信接口可以直接使用片上自带的CAN模块。

遥控门锁采用NORDIC公司的nRF401无线收发芯片。nRF401芯片所需扩展的外围器件较少，可以直接连接单片机串口发送接收数据，无需对数据进行曼彻斯特编码，降低了编程和使用的难度。nRF401芯片采用4MHz晶振产生振荡频率，经频率合成器合成为40MHz的工作频率，天线使用微带天线直接设计在电路板上，通过Din、Dout接口与MC9S12DP256连接。

门锁单元子节点微控制器采用PHILIPS公司的低成本FLASH单片机P89LPC904。P89LPC904内部自带1KB Flash程序存储器、128字节RAM数据存储器、高精度的内部RC振荡器(不需要外接振荡器件)，具有两个通道的8位A/D输入。同时，它具有空闲和掉电两种不同的掉电节电模式。在LIN总线空闲的时候，系统能切换到节电模式。

由于在应用中要驱动小马达，门锁单元需要使用到Motorola的H-bridge电机驱动芯片。微控制器的输出接口不能直接驱动电机，需要通过MC33887的电源IC芯片给门锁单元提供驱动能力。在电机驱动过程中，也会把电流值适时地转换成电压信号反馈给P89LPC904，供门锁控制中的故障检测之用。

3 车锁模块的软件设计

系统软件设计包括主节点与子节点两部分。

车锁模块主节点通过CAN总线接收车身网络总控制单元的控制命令，并返回当前车锁的开关状态以及故障信息。同时，它向车锁模块的子节点发送控制命令，接收状态信息。主节点需要对CAN和LIN总线间的数据帧进行合适的转换。

系统中的CAN总线采用CAN2.0B标准帧格式通信。标准格式的CAN2.0B数据帧包括仲裁场、控制场、数据场三部分。SOF(帧起始)标志数据帧和远程帧的开始，由一个显位构成。仲裁场由标识符和RTR(远程发送请求位)组成。RTR在数据帧为显位，而在远程帧中必须为隐位，门锁单元主节点的标识符为0x50。控制场中，标准帧的IDE位为显位，r0为保留位，DLC为数据长度码[4]。CAN2.0B标准帧格式如图3所示。

LIN总线通信通过报文帧进行，报文帧格式如图4所示。同步间隙表示新报文帧的开始，同步间隙由主任务(主节点内)产生。同步场的字节域为0x55。从任务总是能检测到同步间隙以及同步场字节流。如果检测到新的同步间隙、同步场，则中止正在进行的传输任务，而开始新的报文帧传输。报文头的标识符由6bit组成，取值范围为0到63。除去少数保留特定用途之外，均可以用作通信ID，门锁单元中的LIN节点的标识符分配如表1所示。

主节点通过LIN总线发送LOCK_DOOR帧给各个门锁单元，其中包括对门锁的锁定/解锁命令。子节点接收报文帧后，解析帧中的数据域，数据域中的第一字节标记解锁指令，bit0对应左前门，bit1对应右前门，bit2对应左后门，bit3对应右后门。第二字节标记锁定指令，对应关系与解锁指令相同。两个后门锁LOCK_R_L和LOCK_R_R则发送响应帧LOCK_DOOR_RL_STATUS和LOCK_DOOR_RR_STATUS来向主节点反馈系统故障和门锁马达执行时的故障信息。两个前门锁除了发送这些信息外，还发送门锁开关状态信息给主节点，主节点利用这些信息可以再次产生锁定/解锁命令。

另外，主节点通过CAN总线接收到车身总控制单元的远程帧后，需回复数据帧，通知总控制单元当前各个门锁状态。当门锁单元由于输入错误密码而处于死锁状态时，接收到总控制单元的复位命令帧后，门锁单元主节点恢复接收密码信号。

遥控门锁与钥匙之间通过简单的通信协议进行开/关锁，包括一个字节的帧头0x80、2bit的命令、6bit的帧长、数据域以及校验和。对于遥控开/关锁命令的数据域即开/关锁命令密码，需要进行一定的加密。实际上，遥控门锁和钥匙各持有一个密钥，钥匙首先从遥控门锁处获取一个随机生成的明钥，然后利用明钥和密钥对车门密码进行加密，然后发送给遥控门锁，遥控门锁根据明钥和密钥对接收数据进行解密，获得密码后验证正误。基于安全可靠方面的考虑，发送明钥、发送密码等一系列过程都是基于连接的通信。遥控开关锁命令帧格式如图5所示。命令字段划分为：0x00请求获得明钥，0x01发送密码开锁，0x02发送密码关锁。

主节点应用程序基于μC/OS实时操作系统。MC