指導教師評定成績:審定成績:重慶XXXXX學現代汽車電控課程設計報告設計題目：汽車車門控制系統設計與實現（硬件）單位（系部）：學生姓名：專業：班級：學號：指導教師：設計時間：年月目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章設計方法簡介 2\o"CurrentDocument"第二章車門ECU硬件設計 3\o"CurrentDocument"2.1整體結構圖 3芯片TLE8201 4芯片TLE8201結構 4\o"CurrentDocument"TLE8201應用電路 5\o"CurrentDocument"電源 6\o"CurrentDocument"SPI 7\o"CurrentDocument"PWM輸入 7\o"CurrentDocument"2.2.6電流感應 7\o"CurrentDocument"2.2.7輸出級 8\o"CurrentDocument"芯片BTS781及其TLE6250 82.4電路設計 8\o"CurrentDocument"第三章設計小結 9\o"CurrentDocument"3.1致謝 93.2心得體會 103.3對設計的建議及可探討問題 10\o"CurrentDocument"參考文獻 10【摘要】：提出了一種“總體分布、局部集中式”的轎車車門ECU設計，ECU之間以CAN總線方式通信。以英飛凌公司XC164CS微控制器和TLE8201、BTS781功率驅動芯片為核心設計了車門ECU的硬件電路；在XC164CS上移植了pC/OS-II實時操作系統，在此基礎上進行了任務劃分和應用軟件設計,最后搭建了整個車門控制系統的實驗臺架。試驗結果表明，該系統運行穩定可靠，達到了設計性能。隨著科技的飛速發展，為了提高行車的舒適性，針對轎車的車門控制系統，人們已經設計了基于CAN、LIN等總線系統的完全分布式控制方案。轎車車門電子控制器是每一輛現代轎車都必須安裝的模塊。轎車車門的基本配置包括電動車窗和中控鎖（門鎖）、前車門后視鏡、轉向信號燈、禮貌燈等，這些功能可相對獨立配置，具有可裁剪性，可按用戶需求增減。由于電子技術的進步和集成電路制造工藝的發展，目前車門模塊電子控制器的主流是采用高集成度的芯片控制方式。本文基于英飛凌公司生產的高集成度專用門控芯片TLE8201和BTS781，給出了一種新的車門控制解決方案。【關鍵字】：車門ECU設計、硬件電路、XC164CS、TLE8201第一章設計方法簡介目前流行兩款車門ECU方案，即集中式控制方案和分布式控制方案。其中，集中式控制是將電動車窗、后視鏡、門鎖等負載的控制集中由車身中央控制器完成，這樣可降低整體成本，但增加了控制器的復雜性；而且控制過于集中、尺寸偏大，不利于安裝、布線和散熱。而分布式控制方案為奧迪、大眾等汽車公司所采用，每個車門內的負載由各自的ECU模塊單獨控制，也可由駕駛員側ECU通過CAN總線控制。在這種方案中，兩個前門ECU連接到CAN總線網絡，后面兩個車門的ECU可通過CAN總線或LIN總線方式相互通信，或直接由車身中央控制器模塊驅動。分布式方案控制簡單，但成本偏高。本課題組設計了一種“總體分布，局部集中式”的控制方案，其框圖如圖1所示，即將左側前后兩個車門的控制作為一個ECU模塊，右側前后兩個車門的控制作為另一個ECU模塊，兩個模塊之間以及模塊與中央控制器之間均以CAN總線方式連接。圖1車門控制系統總體設計圖本設計方案成本適中，易于布線和控制，是基于集中式和分布式控制優勢的一種折中。本設計中的中央控制器模塊可模擬特殊的診斷或信息顯示功能等，并可用于驗證所做設計的正確性，實際的車門控制節點并不包含此模塊。第二章車門ECU硬件設計2.1整體結構圖本車門控制系統的硬件結構框圖如圖2所示。本系統選用的微控制器為英飛凌公司生產的XC164CS，其MAC單元增加了DSP功能來處理數字濾波算法，從而大大縮短了乘除運算的時間；五級流水線結構、大多數的單周期指令、可遍尋地址空間的PEC傳送提高了系統性能。片上調試系統（OCDS）支持對目標系統進行調試。XC164CS出色的性能還適合于實時操作系統的移植。后視鏡折疊后視鏡位置后視鏡加熱門鎖車窗電機CNAXC164CS?SP1-<r>TLE8201TLE7469GV52—BTS781TLE6250圖2車門控制系統硬件結構圖2.2芯片TLE82012.2.1芯片TLE8201結構TLE8201是英飛凌公司新推出的專用于車門控制的一款高集成度芯片（如圖3所示），它是一種用于車門模塊的高度集成功率ASSP（專用標準產品）。其中包括用于驅動典型前車門應用中負載所必需的功率級，這些負載包括中央門鎖、死鎖或后視鏡折疊、后視鏡定位、后視鏡加熱，以及5W或10W車燈或LED（如轉向信號燈、門控車室照明燈/安全警報燈或控制面板照明燈）等。TLE8201具有符合汽車應用安全規范的短路與超溫保護功能和完備的診斷功能。而電流感應輸出則能提升系統的整體性能。標準的SPI接口不但能減少微控制器I/O線路的長度，而且還可靈活控制功率級，并提供完備的診斷功能。TLE8201擁有兩個PWM輸入端，均為直接功率級控制輸入端，可增強PWM映射的靈活性。SPI寄存器中的信息定義將由PWM輸入端控制的功率級。可對PWM功能進行配置，最多可支持八個功率晶體管。該器件采用Power-SO封裝，配有一個大型散熱塊，因此具有良好的熱阻性能。引腳經過優化處理，可實現高效的PCB設計。TLE8201的應用不但有利于節省PCB面積和節省成本，而且能增強系統質量，并提高產量

TLE8201GjncnL時rwR?vEJc1MOS1：伽MraukOeffKtAPg/LogicL&flirandLatch□imOUTS0IJT4OUT?Lamp15W/□1170Lamp25W/amidirZfLamp35W/TLE8201GjncnL時rwR?vEJc1MOS1：伽MraukOeffKtAPg/LogicL&flirandLatch□imOUTS0IJT4OUT?Lamp15W/□1170Lamp25W/amidirZfLamp35W/flirTu.Lamp45W/MirrorX1.25AMirrorY1.25ADCOrLock&AMirrorFoM3AQUT4MirrorHeating

G^2SA10W10W10W10W圖3TLE8201方框圖2.2.2TLE8201應用電路圖4為車門控制模塊中的TLE8201應用電路。

0圖4應用電路2.2.3電源TLE8201擁有兩個電源輸入端：所有功率驅動器均與連接全汽車12V電源線的供電電壓Vs引腳相連。內部邏輯電路部分則由一個獨立的5VVcc電壓供電。這樣，即使Vs發生短時停電，也可確保存儲于邏輯電路中的信息不受影響。TLE8201要求配備外部反極性保護，它配有一個電荷泵輸出端，用于連接外部n通道邏輯電平MOSFET。該保護電路的連接方法如圖4所示，柵極電壓由引腳GO提供。通過把1陽輸入設置為“低”，可將TLE8201置于低能耗模式。在休眠模式下，所有輸出晶體管均被關閉，SPI停止工作。在此模式下，總靜態電流的最大值僅為6〃A（Vs和Vcc）。2.2.4SPISPI用于實現與控制單元的雙向通訊。當通過CSN（chip-select-not）輸入（H至L）模式選擇芯片時，則會啟動傳輸周期。16-位控制字通過DI串行數據輸入端讀取。狀態字則同步顯示于DO串行數據輸出端。同步通訊通過串行時鐘輸入端CLK實現。如圖5所示，16位SPI框架由一個可尋址塊、一個地址獨立塊和一個2位地址構成，包括兩個控制寄存器和兩個診斷寄存器。地址獨立輸入部分用于一般性設置，地址獨立輸出部分則用來標記錯誤和記錄溫度信息。CSN圖5SPI結構2.2.5PWM輸入PWM-ing是TLE8201提供的一種非常靈活的功能。可通過兩種PWM模式配置對所需功率級進行控制：將PWM1和PWM2引腳與微控制器的計時器通道相連，然后選擇所需HSsel位，以激活PWM功能。建議將PWM頻率設置為200Hz以下，以最大限度地減少開關損耗導致的功率消耗。2.2.6電流感應ISO（感應輸出）引腳提供與所選功率輸出端流向GND的輸出電流成比例的電流。輸出端選擇通過SPI實現。而感應電流則由外部感應電阻器R43轉換成電壓，并送至A/D變流器輸入端。2.2.7輸出級輸出1-6為半橋，輸出7-11則是高邊開關。閂鎖電機和后視鏡折疊電機均可連接至輸出1、輸出2和輸出3。輸出2是兩個電機電流之和。兩個后視鏡定位電機連接至輸出4、輸出5和輸出6。高邊驅動器輸出7用于驅動后視鏡加熱器。輸出8和輸出9用于驅動5W車燈。輸出10可與輸出11相連，共同驅動10W車燈。2.3芯片BTS781及其TLE6250功率驅動芯片BTS781完成電動車窗的升降驅動控制。BTS781的4個MOS管構成H橋電路，可方便實現對直流電機的正、反轉控制，并具有完善的保護和故障診斷功能。這些特點可保證車窗電機控制的可靠性。TLE6250是CAN收發器，是ECU之間的CAN通信接口。2.4電路設計電路設計中主要以TLE8201和BTS781芯片為核心進行設計，以配合軟件完成相應的負載驅動功能。其中以TLE8201為核心的電路設計如圖7所示（每個ECU由兩個TLE8201分別控制前、后門的門鎖、后視鏡和燈），以BTS781為核心的電路設計如圖8所示（每個ECU由2個BTS781分別控制前、后門的車窗升降）。由圖7可見，以TLE8201為核心的門鎖、后視鏡、燈控制電路非常簡潔，減小了電路板面積，提高了可靠性。以BTS781為核心的車窗升降控制電路通過對車窗電機電流的檢測和濾波放大，在軟件配合下可實現車窗防夾功能。右側ECU單元與左側ECU單元設計類似。

161720Ulj-rtDOORLOCKDLTLEEUOIDTHdr:ll2l2-WUT1UT1UT2UT2U12-3I任ST近K無忌罰1」CS|MtsrDOCLKCSNDIoooO2234U19-4UI2-IUI2-9U12-7IiWLLiR_FLiLDMIRR匚心MIRRiQlCvMREQE「HEaTDCDOH.E8201TLE8201PWWPWWPV-Hitl 0TJT'_2PV-Hit! OUT-1TJ12-5CTiRHERLIGHTUlj-SFOOTOJELLLAIi任R16700底圖廠車門電路設十瓦攵底頃11_早匚|161720Ulj-rtDOORLOCKDLTLEEUOIDTHdr:ll2l2-WUT1UT1UT2UT2U12-3I任ST近K無忌罰1」CS|MtsrDOCLKCSNDIoooO2234U19-4UI2-IUI2-9U12-7IiWLLiR_FLiLDMIRR匚心MIRRiQlCvMREQE「HEaTDCDOH.E8201TLE8201PWWPWWPV-Hitl 0TJT'_2PV-Hit! OUT-1TJ12-5CTiRHERLIGHTUlj-SFOOTOJELLLAIi任R16700底圖廠車門電路設十瓦攵底頃11_早匚|GiE：'115ll/BlLM29LM04Kjl560DI_D<DI.DI.DI_D?DI.ISOOUTE：OUT?GHBOUTlLiGHB0UT11GHBNCSTIST2DHVSODHVS1l：l15L4IH1IH2IL1IL2NC3NC2NCISH2SHIDL11216圖8車窗升降及防夾電路圖第三章設計小結3.1致謝很感謝這次的課程設計給我鍛煉的機會，特別感謝同學給我的耐心的輔導、

細心的講解以及這學期里用心的為我們上課，才使我們能做好這個課程設計。同時還要謝謝同學們給我的支持，和幫助，我才能更快的完成課程設計！3.2心得體會這次課程設計使我更加深刻地體會到了多看專業書的重要性，只有掌握了一定量的專業知識才能得心應于地解決諸多問題；另U外，做任何事都要有耐心不能一遇到困難就退縮；在學習和工作中要時刻謹記“團結”二字，它好比通向成功的鋪路石，不可缺少，3.3對設計的建議及可探討問題由于電子技術的進步和集成電路制造工藝的發展，目前車門模塊電子控制器的主流是采用高集成度的芯片控制方式。本文基于英飛凌公司生產的高集成度專用門控芯片TLE8201和BTS781，給出了一種新的車門控制解決方案。隨著科技的飛速發展，為了提高行車的舒適性，針對轎車的車門控制系統，人們已經設計了基于CAN、LIN等總線系統的完全分布式控制方案。轎車車門電子控制器是每一輛現代轎車都必須安裝的模塊。試驗結果表明，該系統