基于单片机的客车CAN总线灯光节点设计与实现

霜等指示灯和控制仪表，以显示车速、发动机转速、水温、燃油、机油、电压、步进电机等数值。空调节点控制空调的开关和车内温度的设定等。车门和后视镜节点控制车门电磁阀开关、后视镜调整开关和后视镜加热开关。安全节点监控ABS和ECAS的电源。

5 硬件电路设计

灯光节点的硬件结构如图3所示，它包括灯光控制模块和CAN接口模块。灯光控制模块由TLP521-4型光电隔离器和BTS442、BTS740型智能开关组成。

TLP521-4是4路光电隔离器，8个TLP521-4组成32路光电隔离，把传递到开关和开关反馈的信号与单片机连接起来。BTS442是Infineon公司生产的单路输出智能开关(PROFET)，具有允许较大瞬态电流(140 A以上)和较宽泛的温度范围(-55℃～+150℃)等优点，6个BTS442组成6路控制开关，控制大灯和雾灯等6个大电流负载。BTS740是lnfineon公司生产的4路输出智能开关，把输出的2路并作1路用，使其通过较大的瞬时电流。5个BTS740组成10路控制开关用以控制其余的小电流负载。BTS442和BTS740都有诊断反馈功能，如果出现错误，BTS442的第4引脚和BTS740的第4引脚与第8引脚上会出现一个低电平信号，通过光电隔离器把该信号接入单片机，实现端点检测功能，并通过CAN信息帧反馈到仪表节点上。所有节点的硬件CAN接口模块都相同，包括灯光节点在内。由于这种单片机带有CAN总线模块，所以不需专门的CAN控制器，单片机没有CAN收发器，需要外接82C250型收发器，中间是6N137型光电隔离器。单片机、光电隔离器和CAN收发器硬件接口电路如图4所示。

6 节点软件设计

节点软件流程如图5所示。程序采用查询方式，节点初始化并报告正常工作后将一直处于查询状态，直到主控节点发送的灯光控制命令到达灯光节点时，单片机才可判断控制的是哪一路灯光或哪几路灯光，并通过开关的诊断反馈功能检测相应的开关是否正常。如果正常，则向相应的高/低端开关发送相应的控制命令，然后回到查询状态。如果不正常，则向仪表节点发送相应端点的不正常信息帧，继续检测相应的端点。

节点初始化主要是单片机初始化，包括端口初始化和CAN控制模块的初始化。单片机端口初始化主要对用到的I/O口上电复位。CAN模块的初始化主要是设置所用的特殊功能寄存器，主要包括协议模式、验收滤波方式、CAN通信速率和中断寄存器的设置等。将验收代码和验收屏蔽代码写入验收代码寄存器和验收屏蔽寄存器。

CAN总线的软件设计主要包括CAN节点的初始化、数据的发送和接收程序，掌握了这3个模块的设计，基本上就完成了CAN通信的软件设计。

7 结束语

虽然本节点是为控制客车车灯设计的，但对其他一些节点也有借鉴作用，尤其是CAN总线的硬件接口部分，可以通用到客车其他CAN网络节点上，甚至可以用在其他非汽车领域的CAN网络上，如工业自动化等领域。