轿车电子化是现代轿车开展的重要标志。轿车电子的广泛运用，使现代轿车比以往轿车变得更节能、更安全、更舒适。但当轿车内部电子设备选用传统的点对点方法衔接时，电子设备的不断添加会导致连线大幅度添加，致使车辆分量随之添加，并削弱了车辆功用。为习惯轿车电子设备敏捷添加的需求，轿车电子网络应运而生。轿车内部现已根本形成了从低速到高速、从电缆到光纤、从有线到无线、从离散ECU的数据通讯到中心智能操控的杂乱网络体系。其间，在车身低速电子设备衔接方面，低速CAN总线和LIN总线构成的混合网络正遭到越来越广泛的重视和运用。轿车门锁作为轿车车身的重要部件之一，完成依据CAN/LIN网络的轿车门锁单元，有助于进步轿车车身的全体电子化水平。
轿车门锁是轿车车身的重要部件之一，从轿车创造至今，阅历了机械式、电气化至电子化的开展进程。轿车电子门锁是选用电子电路操控的以电磁铁、微型电动机和锁体作为履行组织的机电一体化的安全设备。选用轿车电子门锁，驾驶员能够不必金属钥匙就能方便地开关轿车车门，并且能有用增强轿车门锁的安全功用。相关于履行组织，轿车电子门锁的电子线路部分具有极大的灵活性，由此能够将轿车电子门锁分为按键式、拨盘式、电子钥匙式、触摸式、生物特征式等多种类型。其间，选用电子钥匙的无线遥控锁具有安全、牢靠、计划老练等长处，因而经常被用作轿车电子门锁。传统的轿车电子门锁选用点对点的方法与轿车车身的其它电子设备互联，伴跟着轿车电子网络化的趋势，轿车电子门锁开端逐步选用网络化的结构。
1 轿车门锁模块的体系结构
在本体系中，轿车车身操控网络选用CAN/LIN混合结构，按功用区别可分为各个模块：除门锁模块外，车身体系还包含座椅模块、操控面板模块以及灯组模块。模块之间经过CAN总线互联，各个模块内部运用LIN总线互联。
门锁模块是车身电子设备中重要的一部分。经过主节点办理的无线遥控门锁，能够很方便地对各个车门的智能电控单元进行操控，一起及时反应节点运转状况信息，极大当地便了操作和保护。主动门锁单元中包含一个主节点和从节点(四个门锁单元)，其结构如图1所示。
主节点作为车身网络中门锁模块的网关，将各种操控指令、车身状况数据在LIN总线与CAN总线之间转发，使LIN总线与CAN总线无缝结合为一个全体。
门锁模块主节点的另一项主要功用是办理门锁。门锁选用无线电遥控并结合按键操控的操控方法。按键设备在车身内部，当驾驶员处于车身内部时，能够经过按键操控车门的开/关锁，此刻操控单元不需求进行开锁暗码查看。别的，车锁也能够以无线遥控方法进行操控。该锁由微型发射机、接纳天线和微操控器等组成。微型发射机设备在钥匙手柄里, 运用锂电池供电并具有晶体振动电路, 能宣布安稳的约40MHz的载波。暗码信号产生器供给一个调频代码，天线接纳设备接纳信号后，送入信号接纳器进行扩大、调频、检波和信号波形批改, 最终再输入到比较电路, 与主门锁单元中存储的暗码进行比较, 假如共同就履行开/关锁。
主节点经过LIN总线给各个子门锁操控单元发送指令来操控开/关锁，子节点接纳到指令后，触发电动机传动组织, 操作车门开锁或关锁。若在10分钟内有15个或更多的暗码输入过错，则体系就以为有人妄图窃车，所以间断接纳任何信号，包含正确的暗码信号。体系处于锁死状况后，驾驶员有必要用车门的机械钥匙刺进车锁孔，才干敞开车门。体系从锁死状况康复到正常作业状况，能够经过复位门锁操控模块完成。别的，假如开锁后，30秒后未翻开车门，则车门将主动关锁。
子节点经过LIN总线与主节点互联，接纳主节点发送的指令或回来反应信息。实际运用的门锁是电机式的主动车门锁，该锁由可逆式电动机、传动设备及锁体总成构成。其作业原理是：由电动机带动齿轮齿条，从而驱动锁体总成，完成锁紧或敞开车门。因而，门锁模块子节点的功用主要是经过驱动电路操控可逆式电动机的正转或回转，完成开/关锁。
2 轿车门锁模块的硬件规划
轿车门锁模块由主节点和若干子节点构成，如图2所示。主节点与子节点之间的通讯选用LIN总线，LIN总线通讯依据规范的SCI(UART)硬件接口、单主多从且不需求安稳时基，仅需求三根线衔接(电源线、地线、数据线)，有用地降低了硬件本钱。微操控器一般都具有SCI(UART)接口，因而只需在微操控器外围加上LIN总线收发芯片，就能构成一个LIN总线上的通讯节点。LIN总线收发器选用Motorola公司的MC33399。MC33399契合LIN规范，能与中速网络中的多个节点进行数字通讯，波形批改可削减EMI搅扰。别的，MC33399具有低电流睡觉形式和专门的叫醒输入管脚，使LIN操控节点能够处于低功耗运转状况[3]。
门锁单元的主节点的微操控器选用Motorola公司的16位微操控器单元MC9S12DP256。该芯片内部模块包含16位CPU(HCS12 CPU)、256K字节的Flash EEPROM、12.0K字节的RAM、4.0K字节的EEPROM、两个串行通讯接口(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。因而，操控节点无需再外扩存储单元，I/O资源也彻底满意车身操控的需求，CAN通讯接口能够直接运用片上自带的CAN模块。
遥控门锁选用NORDIC公司的nRF401无线收发芯片。nRF401芯片所需扩展的外围器材较少，能够直接衔接单片机串口发送接纳数据，无需对数据进行曼彻斯特编码，降低了编程和运用的难度。nRF401芯片选用4MHz晶振产生振动频率，经频率合成器合成为40MHz的作业频率，天线运用微带天线直接规划在电路板上，经过Din、Dout接口与MC9S12DP256衔接。
门锁单元子节点微操控器选用PHILIPS公司的低本钱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振动器(不需求外接振动器材)，具有两个通道的8位A/D输入。一起，它具有闲暇和掉电两种不同的掉电节电形式。在LIN总线闲暇的时分，体系能切换到节电形式。
因为在使用中要驱动小马达，门锁单元需求运用到Motorola的H-bridge电机驱动芯片。微操控器的输出接口不能直接驱动电机，需求经过MC33887的电源%&&&&&%芯片给门锁单元供给驱动才能。在电机驱动进程中，也会把电流值适时地转化成电压信号反应给P89LPC904，供门锁操控中的毛病检测之用。
3 车锁模块的软件规划
体系软件规划包含主节点与子节点两部分。
车锁模块主节点经过CAN总线接纳车身网络总操控单元的操控指令，并回来当时车锁的开关状况以及毛病信息。一起，它向车锁模块的子节点发送操控指令，接纳状况信息。主节点需求对CAN和LIN总线间的数据帧进行适宜的转化。
体系中的CAN总线选用CAN2.0B规范帧格局通讯。规范格局的CAN2.0B数据帧包含裁定场、操控场、数据场三部分。SOF(帧开端)标志数据帧和长途帧的开端，由一个显位构成。裁定场由标识符和RTR(长途发送恳求位)组成。RTR在数据帧为显位，而在长途帧中有必要为隐位，门锁单元主节点的标识符为0x50。操控场中，规范帧的IDE位为显位，r0为保存位，DLC为数据长度码[4]。CAN2.0B规范帧格局如图3所示。
LIN总线通讯经过报文帧进行，报文帧格局如图4所示。同步空隙表明新报文帧的开端，同步空隙由主使命(主节点内)产生。同步场的字节域为0x55。从使命总是能检测到同步空隙以及同步场字节省。假如检测到新的同步空隙、同步场，则间断正在进行的传输使命，而开端新的报文帧传输。报文头的标识符由6bit组成，取值规模为0到63。除掉少量保存特定用处之外，均能够用作通讯ID，门锁单元中的LIN节点的标识符分配如表1所示。
主节点经过LIN总线发送LOCK_DOOR帧给各个门锁单元，其间包含对门锁的确定/解锁指令。子节点接纳报文帧后，解析帧中的数据域，数据域中的榜首字节符号解锁指令，bit0对应左前门，bit1对应右前门，bit2对应左后门，bit3对应右后门。第二字节符号确定指令，对应联系与解锁指令相同。两个后门锁LOCK_R_L和LOCK_R_R则发送呼应帧LOCK_DOOR_RL_STATUS和LOCK_DOOR_RR_STATUS来向主节点反应体系毛病和门锁马达履行时的毛病信息。两个前门锁除了发送这些信息外，还发送门锁开关状况信息给主节点，主节点使用这些信息能够再次产生确定/解锁指令。
别的，主节点经过CAN总线接纳到车身总操控单元的长途帧后，需回复数据帧，告诉总操控单元当时各个门锁状况。当门锁单元因为输入过错暗码而处于死锁状况时，接纳到总操控单元的复位指令帧后，门锁单元主节点康复接纳暗码信号。
遥控门锁与钥匙之间经过简略的通讯协议进行开/关锁，包含一个字节的帧头0x80、2bit的指令、6bit的帧长、数据域以及校验和。关于遥控开/关锁指令的数据域即开/关锁指令暗码，需求进行必定的加密。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，然后使用明钥和密钥对车门暗码进行加密，然后发送给遥控门锁，遥控门锁依据明钥和密钥对接纳数据进行解密，取得暗码后验证正误。依据安全牢靠方面的考虑，发送明钥、发送暗码等一系列进程都是依据衔接的通讯。遥控开关锁指令帧格局如图5所示。指令字段区别为：0x00恳求取得明钥，0x01发送暗码开锁，0x02发送暗码关锁。
主节点使用程序依据μC/OS实时操作体系。MC9S12DP256微操控器上已移植了μC/OS实时操作体系，μC/OS内核细巧、高效，对体系功用开支很小；并且依据多使命的操作体系开发使用程序可使得开发更为方便、简略，一起增强了可移植性。主节点功用区别为不同使命各自独立履行。主节点在完成对CAN、LIN通讯接口以及nRF401芯片的初始化后，创立使命进程OS_CAN_PROCESS、OS_LIN_PROCESS、OS_WIRELESS_PROCESS并使它们等候信号量，取得信号量后履行各自的操作。其间，它们等候的信号量由相应的中止处理程序宣布，驱动各个使命履行，履行完使命后，持续在信号量上等候。OS_MAIN_TASK是主节点的主使命，等候音讯行列，依据回来的音讯来区别不同的操作状况。
OS_CAN_PROCESS与OS_LIN_PROCESS为CAN、LIN总线的数据接纳使命，接纳数据后放入缓冲区，并设置状况位，然后经过音讯行列告诉OS_MAIN_TASK进行恰当的处理。CAN、LIN总线数据发送则直接经过OS_MAIN_TASK建议。
OS_WIRELESS_PROCESS办理无线通讯的衔接。无线衔接具有多个状况，包含LISTEN、CONNECTED、FIRST_SEND、CLOSED等，别离代表等候衔接、衔接树立、明钥已发送、衔接封闭。无线衔接状况切换时需求经过音讯行列告诉OS_MAIN_ TASK，主使命依据不同衔接状况进行办理操控。OS_MAIN_TASK使命流程如图6所示。
子节点程序相对简略，一起子节点操控芯片的才能较弱，因而程序规划依据前后台方法。子节点经过LIN总线接纳主节点的指令帧后，经过驱动电路带动电机开/关锁。在开/关锁的进程中监控电机电流，查看是否产生毛病，并回来轿车门锁状况信息以及毛病状况。子节点的作业流程如图7所示。
跟着轿车的电子网络化开展，低本钱的LIN网络将会得到越来越广泛的使用。本文介绍并完成的依据CAN/LIN混合网络的主动门锁操控模块是轿车车身操控中的典型使用，它进步了车身全体的主动化程度，有着杰出的使用远景。
