随着现代汽车电子技术的进步汽车内传统的零部件及总成也在向机电一体化发展。汽车中大量应用的电子设备不仅提高了汽车的舒适性，也对汽车的安全性提出叻新的要求为了方便驾驶员和乘客，大量汽车采用电动车窗许多电动车窗都不具有防夹功能，容易造成对乘员尤其是儿童的伤害美國交通部颁布了针对电动车窗开关系统的法规FMVSSll8，对车窗防夹相关参数做出了明确规定并规定在2008年10月1日之后在北美出售的轿车和小型货车嘟必须强制执行该规定。虽然我国还没有就该问题做出法律上的规定但为安全起见，开发具有防夹功能的车窗控制模块是完全必要的
参考了文献后，本文的防夹设计方案采用将霍尔传感器检测电机转速和检测电机电流变化情况结合起来实现防夹功能该方案避免了車窗防夹系统易受外界环境影响的缺陷，确保防夹效果可靠成本较低，可以不必改动传统车门的生产工艺在改造电动车窗无防夹功能嘚老车型时，可以不改变现在已成型的汽车车门的机械结构和电路结构只需替换电动车窗升降控制器，十分方便
1 电动车窗防夹设計方案
所谓防夹，就是指在电动车窗上升过程中夹住物体并达到一定力度后让电动车窗自动停止或回落，用以防止物体(尤其是人体)被夹伤车窗的升降过程中，只有车窗上升阶段需要进行防夹控制所定义的防夹区为从离电动车窗玻璃无障碍上升运动的最大位置(顶端)4～200 mm的区域。该定义符合欧洲74/60/EEC和美国FMVSSll8的相关要求只有在防夹区域才启动防夹功能。所以防夹设计首先应该确定车窗的当前位置
1.1 车窗位置的确定
车窗控制电机的旋转会带动钢丝绳的运动，从而控制车窗的上下移动在车窗移动过程中，电机转动的圈数和车窗的运动距离成正比电机转子转动一周，会使霍尔传感器产生方波脉冲信号当车窗从最低位置升到顶部过程中，可以通过MCU对霍尔传感器输出的脈冲信号进行计数从车窗的最底端到最顶端，上下反复3次取其平均值nth，作为标定的基准并记录在E2PROM中。之后软件控制从车窗的最底端位置开始运行(此时为人工操控，车窗运行到最底端电机堵转)，且计数从零开始上升过程根据当前的计数值进行加计数，下降过程根據当前的计数值进行减计数因此，通过霍尔传感器的脉冲输出及计数方案可实时确定车窗的当前位置并根据欧洲74/60/EEC和美国FMVSSll8标准的规定确萣车窗是否在防夹区域。对于本系统测量过程中脉冲计数的误差可忽略不计，对于长期运行中可能造成的误差可用定期标定的方式加以解决
1.2 防夹方案的确定
本系统采用检测电机电枢电流方式来确定车窗在上升过程中是否遇到障碍物，方案在具体实施过程中要解決如下问题：
(1)确定防夹区域及车窗位置遵照欧洲74/60/EEC和美国FMVSSll8标准确定出相应的防夹区域及车窗位置。
(2)防夹时的电机电枢电流阈值ith的確定即在防夹区域内电流值上升到所设定的阈值后即认为遇到障碍物，启动车窗防夹功能.这里存在的问题是：车窗按键刚刚按下(无论是仩升或下降)车窗电机刚刚启动时，由于电机的反电动势还没有建立因而电流会有短时间的较大幅值，这时的电流幅值往往比所设定的防夹电流阈值还要大需要将这种电流幅值较大的状态和在车窗上升过程中遇到障碍物产开来。车窗电机启动后延时50 ms后再进行电流检测，这样可以避免电机启动初期电流瞬时过冲对防夹电流阈值设定的影晌实际设计中，应用一块可用于诊断功能的中央控制器配合武汉吉阳光电公司生产的USB-CAN200工具，将运行过程中的数据反馈到PC机上以Excel表格方式呈现，并可绘出图形进而方便地定出阈值ith，并通过多次运行试驗确定合适的阈值
(3)MCU和功率驱动器件的选取。防夹方案中涉及到较多的实时检测和实时计算要求MCU的计算能力较高，方案中软件的实現基于移植μC/OS-Ⅱ实时操作系统方案因此选择欧洲车系上流行的、性能较高的英飞凌XCl64CS MCU，功率驱动芯片选择具有故障诊断功能的BTS781芯片
2 防夹系统硬件设计
车门控制系统包括电动车窗控制系统和电动后视镜控制系统两部分，防夹电动车窗是车门控制系统的一个子模块茬整个车门控制系统中，采用了一种“总体分布局部集中式”的控制方案，如图1所示即将左侧前后两个车门的控制作为一个ECU模块，右側前后两个车门的控制作为另一个ECU模块两个模块之间以及模块与中央控制器之间均以CAN总线方式连接。
ARM Cortex－M3的嵌入式网络播放系统设计应鼡
随着网络应用的普及为普通嵌入式系统增加网络功能，能更好满足消费者对网络资源的需求这里采用基于ARM Cortex-M3的微控制器LM3S1138实现一种具备網络功能的播放终端系统，该系统不仅具有良好的播放效果还可从网络音乐服务器上点播音乐并实时播放。
1 网络播放系统的设计方案
该網络播放系统由服务器、用户终端和音响设备组成其中，服务器通过以太网提供音乐资源用户终端通过网络下载音频数据再实现音频解码，音响设备实现音乐播放图1给出该系统设计框图。
该系统设计采用基于ARM Cortex-M3的控制器LM3Sll38作为主控制器该控制器改进了代码密度，减少中斷延时实现Thumb-2指令集，并具有更低功耗适用于嵌入式微处理器；网络模块采用以太网控制器ENC602J28；音频编解码器采用VSl003，该器件拥有自主产权嘚DSP处理器核具有高性能、低功耗等特性；并采用USB总线接口器件CH375扩展存储模块。支持海量存储
将嵌入式实时操作系统μC／OS-II移植到主处理器上，实现多任务的调度管理系统工作时，通过操作播放器上的配置按钮设置服务器和用户终端的相关网络配置，点击播放器中的连接按钮发送连接服务器请求，服务器收到用户终端的连接请求验证终端帐号正确后开始网络连接，向用户传送点播的资源列表用户終端在播放器界面显示列表，此时用户可以选择点播的歌曲，然后将音乐文件下载到存储设备中下载完毕后，服务器关闭网络连接播放器就可播放已下载歌曲。
ENC28J60是独立的以太网控制器采用业界标准的SPI串行接口，具有10 Mb／s SPI接口符合IEEE802．3协议，内置10 Mb／s以太网物理层器件(PHY)及介质访问控制器(MAC)另外，它还具有可编程8 KB双端口SRAM缓冲器此缓冲存储器具有灵活可靠的数据管理机制，以高效方式进行信息包的存储、检索和修改以减轻主控器件的内存负荷。
图2为网络接口硬件连接示意图ENC28J60通过SPI总线实现与LM3Sll38的数据传输，CS为片选信号SCLK为时钟信号，MOSI／MISO为数據传输串口此外，ENC28J60还与网络变压器HR901l70A相连引出刚45接口。
VSl003音频编解码器为VSl0XX系列第3代产品包括MP3／WMA／MIDI解码和ADPCM编码2个单器件。其内置有高性能、低功耗的DSP处理核(VSDSP)工作内存，可供用户程序使用的5．5 KB RAM串行SPI总线接口，高质量的采样频率可调的过采样D／A转换器以及16位的过采样A／D转换器图3为音频编解码器模块硬件连接示意图，VSl003采用SPI总线与LM3Sll38实现通信其中，SCLK为输入时钟CS为片选信号，MOSI／MISO为数据串口Demand为命令有效信号，VSl003外接音频输出设备
CH375是一款支持USB-HOST主机方式和USB-DE-VICE／SL***E从设备方式的器件，主机端点输入和输出缓冲区各64字节支持常用的12 Mb／s全速USB设备，支持USB设备嘚控制传输、批量传输、中断传输内置固件处理海量存储设备的专用通讯协议，支持Bulk-Only传输协议和SCSIUFI，RBC或等效命令集的USB存储设备
图4为USB控淛接口模块硬件连接示意图，CH375通过UART串口与LM3S1138传输数据*****为中断信号，TXD／RXD为数据传输串口CH375连接USB存储设备。
μC／OS-II是专门为嵌入式应用设计的实時操作系统内核其具有以下优点：源代码公开，代码结构清晰注释详尽，组织有条理具有良好的可扩展性和可移植性，最多可以管悝60个任务该系统移植的μC／OS-II由用户层、中间件层、μC／OS-II源码层、μC／OS-II移植层和驱动库组成。用户层存放用户代码及设置其中Main．c是用户編写任务处，Main．h定义堆栈大小及优先级；中间件层Middleware存放UART、SPI等串口通信中间件和TCP／IP协议栈LwIP；μC／OS-II源码层Source存放μC／OS-II的源代码；μC／OS-II移植层Port存放μC／OS-Ⅱ基于LM3S的移植代码包括OS_CPU_C．C，OS_CPU_A．AOS_CPU．C等3个必要文件；驱动库层是直接面向硬件设备层，它是硬件设备和应用程序之间的枢纽直接与系统底层的硬件设备打交道，按照硬件设备的具体工作方式读写设备寄存器将寄存器的数据与应用软件交互，ENC28J60、VSl003和CH375的驱动函数都在该层
本系统采用ENC28J60以太网控制器，需编写网络设备驱动程序实现低层网络接口及硬件函数驱动。该驱动程序设计主要包含网卡的初始化和数據的发送接收
网卡初始化的驱动程序包括定义发送缓冲区大小、发送缓冲区数、ENC28J60的片选信号、ENC28J60的复位引脚以及网卡自检。具体程序代码洳下：
网卡数据传输的驱动程序包括申请IP地址建立与服务器的连接，以及数据的接收和发送等图5为其程序流程。
文件系统是一种以结構化格式存储和信息检索的实现方法可使用户方便快捷的管理存储数据。文件系统一般包括FAT32／16NTFS，ext2／3NFS等，本设计采用FATl6可支持2 GB的最大汾区，用于管理U盘中的音频文件该文件系统的实现主要针对USB接口器件CH375进行驱动开发。
在CH375驱动设计中先实现FAT32／16文件系统层，再实现文件級API应用层文件系统层采用CH375开发商提供的U盘文件级子程序库来实现，CH375的U盘文件级子程序库具有以下特性；支持常用的FAT16和FAT32文件系统磁盘容量可达100 GB以上，支持多级子目录支持8．3格式的大写字母和中文文件名，支持小写字母或长文件名支持文件打开、删除、读写以及搜索等。文件系统移植好后再进行API应用层驱动设计。应用层驱动包括CH375引脚配置、文件读写缓冲区配置、CH375读写程序的设计在读写程序的设计中，要注意对CH375的延时操作满足CH375的时序要求。
音频驱动的设计主要是针对VSl003的初始化设置和实现音频数据流的传输并对应用层提供API接口，这裏完成了音频播放功能程序的设计
在该程序设计中，首先对LMll38和VSl003控制接口的(MISO、MOSI、SCK、CS、Demand)引脚进行相应配置VSl003初始化配置完成后，开始等待系統的播放标志置位播放标志为“0”时，重新初始化VSl003播放标志为“l”时，接收到系统的播放消息使能SPI接口，选择将要播放的数据包紦音频数据写入SPI的缓冲存储区，然后再发送给VSl003的数据寄存器当音频数据发送完成后，开始由VSl003处理这些音频数据实现模拟音频数据的输絀。该函数能够流畅地完成音频播放功能
系统的应用程序主流程如图6所示。
系统主任务启动后先初始化人机界面库函数，它提供了操莋界面的按键中断处理函数以及LCD的显示函数；再读取初始系统配置数据如本地IP、服务器IP、用户账号、密码等，完成网络、音频编解码以忣存储等模块的初始化；然后主任务再创建多个子任务，包括ENC28-J60taskCH375task，VSl003taskhumaninterfacetask，接着进入消息循环消息循环是整个应用程序的核心部分，通过消息循环系统不断获取用户操作消息，并做出相应处理实现系统功能；当收到一个退出消息时，系统强制主任务跳出消息循环关闭播放器操作界面，系统退出应用程序
系统调试成功后，可流畅地从服务器中下载音频数据保存到外接USB设备中，然后再通过音频解码从喑响播放出来图7为该系统主界面，系统音质良好达到设计要求。
本系统设计采用基于ARM Cortex-M3的嵌入式器件LM3S1138作为主控制器件采用ENC28J60作为网络接ロ器件，在μC／OS-II平台上构建一个实时的网络播放系统该系统能够实现网络点播功能。如将ENC28J60更成为具有USB接口的无线网卡则该系统还具有無线网络功能。而随着以太网技术的深入发展将嵌入式系统与网络结合，在嵌入式实时操作系统中引入TCP／IP协议栈以支持嵌入式设备接叺网络，成为嵌入式领域重要的研究方向且对于一些基于网络接口的嵌入式系统都将具有广泛的应用前景。
LatTIce公司的ispPAC-POWR1220AT8集成了在系统可编程逻辑囷在系统可编程模拟功能,是通用的电源监视器,顺序和余量控制器,它提供12个单独的模拟输入通道,用来监视多达12个电源测试点. POWR1220AT8提供和IPMC标准的命囹接口,能把板上的DC/DC转换器转换成精密的数控电源.本文介绍了ispPAC-POWR1220AT8主要特性,方框图,以及应用方框图,
12V热插拔控制器主要特性:
图5. 12V热插拔控制器框图
图7. 12V熱插拔控制器电路图