摘 要：汽车车身智能控制系统能够更好地驾驶和保护汽车，如今已经成为汽车的重要配置，是提高其产品竞争力的重要手段。现如今，各大厂商越来越倾向将车身智能控制系统作为标准的配置，根据对市场的分析数据显示，车身控制器的销量在年以后稳步大幅上升，更加高度的集成芯片技术使得车身电子产品的小型和智能化成为了可能。本文对汽车车身智能控制系统进行探索，并提出了系统的设计与实践策略，仅供参考。
关键词：汽车行业；车身；智能控制系统；设计；策略
前 言：
电子技术带动了汽车工业的进步，其所占比例也在逐年上升，进入新世纪后汽车业的技术革新比例逐渐增高，这样的革新促进了传统汽车行业的发展。本人从2005年9月份起直到目前在北汽福田汽车股份有限公司佛山汽车厂工作，一直担任电子电器所高级经理岗位，主要负责皮卡整车电器系统开发工作，下面将对汽车车身智能控制系统的设计与实现展开论述。
一、汽车车身智能控制系统的发展概述
（一）汽车的发展概述
20世纪年代是电了技术在汽车行业的首次应用，但是直到20世纪80年代以后电了技术才得到了所谓正真的应用，如电了控制发动机管理系统等。上世纪80年代左右，是汽车工业发展最为重要的阶段，在此过程中开发出了具有非常复杂功能的控制系统，如废气的循环控制、底盘制动以系统控制等。就目前情况来看，汽车电了技术已发展到一个很高的水平，如远程诊断以及智能通信等，且随着乘客对汽车的安全技术、环保要求，功能变得逐渐多样化，当前网络系统已经开始在汽车上被广泛应用[1]。
（二）汽车智能控制发展概述
汽车电子技术需要追求集成、智能，且需要注重安全环保节能，以此极大提高应用性能，二为了达到更加舒适和智能的要求，应在车身的各个系统中加入传感器，以此通过网络接收到更多的动态信息，然而汽车大量使用传感器又使得汽车环境变得更加复杂。随着智能化的普及，汽车数据呈几何的增长，各大厂商都采用总线路智能通讯方式减少线束的数量，在降低成本的同时实现量化，极大地提高了数据的传输速率，对软件的编辑实现了数据络共享，省去复杂的硬件设计及软件设计[2]。
二、汽车车身智能化系统设计方案
我司主要经营范围为汽车研发、制造与销售，主要销售产品为拓陆者皮卡，目前皮卡行业市场容量大概为40万辆，每年的都在两个点以上的增长，以功能化，实用化为主，偏向智能化、轿车化的发展方向。
（一）系统设计的背景
目前汽车配件市场的车身控制器单一，为实现汽车全面通讯，需要对数据进行整合，通过智能化技术实现传输共享。汽车数据分为高速数据络和低速数据，而协议则用低速的数据网络，但为提高车辆的舒适度，采用高速通讯更为适合，因此我们在车门窗，鹿椅，空调，车灯以及雷达等部件中引入总线，以智能化技术监测输出电流变化，优化车身各部分的位置信号。车身控制器总线通讯协议采用收发芯片，增加了通讯系统的功能性和扩展预留。
（二）CAN总体框架
CAN总体框架的扩展方便了各个控制器之间的通讯，在数据平台交换信息形成通讯络，如电控燃油喷射系统、车身附件控制系统等，在实际设计中均嵌入控制设备并增加协调网络信息。当驶员操作汽车时便会启动微控制器，以此处理读取车速信息，并通过数据请求仪表发送车速信息，读取该时刻的车外温度，以传感器系统控制车身，达到车辆启动及多种设备开启或者关闭的要求[3]。
三、汽车车身智能控制系统的设计与实现策略
（一）电源模块设计
汽车用电器系统通常为直流电系统，但电流有相差很大，使得蓄电池瞬间会产生极高的电压，很难确皮卡在行驶中的稳定性，无法满足车身智能化控制的要求。因此，在实际发开过程中用到电机驱动芯片，主要为电路中的一些芯片供电，以此稳定的的电压输出，并对其进行滤波削峰处理，在稳压芯片无输出时，由交流电路供电，滤除高频和低频干扰，使得输出电压更加稳定。
（二）点击驱动模块设计
步进电机的控制更加精确，但驱动模块较为复杂，实际使用时需要确定极限值，以此使应用中的各项参数满足设计需求。步进电动机的原理与直流电动机完全同，工作方式有单拍、双拍等，因此在实际设计需要驱动进行预留，一般釆用堵转电流换向，并在此过程中设置智能电机驱动芯片，检测系统运行实现多功能设计，通过控制输出实现电机的正反转。当某一控制间管至另一侧时，直流电机会沿某一方向转动，实现了直流电机的正反转。除此之外，功率驱动器可以复制输出功能，输出电流可以通过采集计算数据得出对应电机的负载电流，以此采集车身控制的负载电流大小，在此过程中通过预先计算而设定的电流大小，可以实现车辆控制的起始点和停止点，以此实现车身的智能化控制。
（三）温度传感器模块设计
LCL7135是高精度位双积分型转换器，提供万个数字量的计数分辨率，步进转换精度高且价格低。完成数据转换需要由外部模拟端接入，整个过程大约需要1个周期（即10min），在公共端接输入的同时需要充电补偿偏移信号阶段，积分器的充电电压与外部的电压以及连接时间成正比。在反向积分阶段，需要比较计数值以及输入电压，两者之间的关系为：计数值=10000*VIN/VREF。当电压过大时，经过电模块的电压转换读取并行采集数据，在满量程情况下，这个区域中的最多脉冲个数为16个，这样将整个区间计数值减去即是转换结果，最大可以达到20001。
车身用传感器多种多样，其主要目的是为了提高驾驶者及乘客的舒适度，减轻控制负担，使车辆的整体操控更加人性化，所以传感器主要用于空调系统中的温度釆集、湿度釆集、阳光强度釆集等，且传感器可以控制安全气囊的加速度等。因此，我司在实际设计中选用了智能温度釆集传感器，其具有非常高的精确度，且整体信号输出较为稳定，简化了信号处理过程，使车辆接受信息更加精准，提高车辆的可控性。
（四）A/D转换模块设计
A/D转换模块设计采用Ms26P智能化芯片，该芯片配备了6个输入通道，最高采样速率为800/s，具有较快的转换速率，主机只需要读取数据即可。除此之外，该芯片的线性误差小，在实际应用中可以有效节省开发资源。芯片的具体工作原理是将汽车控制由高到低进行相关被置，在此基础上实现各个设备之间信息的转化，将设备信息依次输入输出，通道的选择由6通道信号来决定，且可以将所采集的模拟量自行转换到数字量，达成车辆控制的基本需求。在实际应用过程中需要特别注意软件编译，利用内部转换对汽车实现集成控制，通过主芯片实现组合转换，再由主芯片输出数据，并对数据进行核实，以此实现车辆行驶中的降噪处理，保证车辆行驶时的稳定性，提高皮卡的驾驶、乘坐舒适度，且可以通过该智能芯片判断车身当前的异常情况，实时监测车辆的行驶状态[4]。
（五）LIN模块设计
LIN模块设计需要将控制芯片与系统主芯片相结合，该系统的设计方案通用性极强。LIN设计采用的收发芯片为辅助，完全符合车辆行驶过程中的规范性要求，且抗干扰性极强。LIN模块有着高度集成的优点，是一款高性能的集成模拟器件，适用于相对复杂和恶劣的工作环境，且在实际应用中可以实现控制器和总线电之间的转换，收发器可以通过写入数据转换成总线信号，而在接收数据时，收发器可以对当前数据进行判断，并通过转换发送到总电控制器中，实际应用中有着极低的功耗及失效保护功能，符合标准当前汽车车身的智能化建设标准。
（六）CAN模块设计
MC9S12XS128内部带有通讯的控制器,将其应用在CAN模块设计中可以降低功耗，且可以同时控制多个定时器。通过实践证明，采用MC9S12XS128作为收发芯片可以提高车身控制的抗干扰能力，且可以有效提高汽车行驶过程中的稳定性，在实际设计过程中采用内嵌总线驱动器的通信模块实现CAN模块的高效运转，其在硬件方面可以通过介质进行双绞线设置，其中电阻为总线两端的终端电阻，节点可以将跳线转接，以此提高通信距离[5]。
（七）开关电路设计
为了减少对资源的过多占用，开关电路设计可以采用扫描的方式完成数据采集，为了减少资源占用比，可以将水连线的交叉点与车辆控制系统直接链接，在相互之间设置按键开关，以此提高开关电路的利用率。同时，如开关电路设计的接入线数过多，需要再增加两个开关按键，使车身智能化控制的区别更加明显，完成高质量逻辑输入判断。除此之外，在开关电路设计的过程中需要接入单片机的引脚，将某一线程列线输入值依次往复循环，最终得到整组开关数据的信息，在此过程中应通过数据分析及公式得到具体的返回值。单片机需要接入过程中选取高位，在每次接收信息的过程中检查开关是否有效，假设此时返回一个开关对应的代号，可以定义开关的名称和功能，在设计中以此循环往复，最终得出数据列表，了解车辆的开关状态。
（八）车窗系统智能控制
当前我国汽车愈发普及，使得消费者提高了对车辆舒适度及功能性的需求。当前我国的车窗系统智能控制技术已经相当成熟，车窗的防夹功能已配置在各类汽车中，如关闭车窗的过程中感应到异物，如手指、物品等，车窗会自动后退一定距离，避免对人员造成的伤害，防止事故的发生。在实际设计中可以采用更为成熟的智能功率驱动芯片对车窗的升降进行控制，在车窗电机停止上升或者下降的过程中如发现异物，电机会先停止上升，然后由智能芯片控制后退一定的距离。由此可以看出车窗防夹的实现，重点在于其算法，在检测过程中判断电机情况，在电机上升时如变化速率较快，可以通过采集电流的变化速率进行防夹功能的设计，并根据误动增加判断的准确性，实现智能化控制的实际应用[6]。
（九）系统软件抗干扰设计
干扰信号可能造成汽车车身数据漂移的现象出现，为了使测控系统能够长期可靠的运行，需要在设计过程中将抗干扰系统进一步完善。如在实际设计中采用软件抗千扰技术对误差进行优化，利用指令冗余技术弄清楚干扰的出现位置，然后再申请执行操作，不断提高系统的稳定性。如在实际工作中需要获取代码，操作程序就会混乱，为了解决程序混乱问题，需要以单字节为操作指令，适当加入3~4字节的指令，提高指令应用范围，以此完善系统软件的抗干扰设计。
结束语：
15年的皮卡电器系统设计经验告诉我，任何功能表现的背后一定要有一个稳定的系统做支撑，安全性及可靠性是最重要也是最基础的性能要求，可靠的设计+完美的验证才能有高质量的产品。最后，希望皮卡能够越来越被国人所接受，希望福田拓陆者能够稳定自己的行业地位，给全世界造出一流的皮卡。
参考文献：
[1]王宜瑜,宋树祥,王斌,等.嵌入式系统的多路步进电机控制系统的设计[J].计算机测量与控制,2019,027(009):76-79,84.
[2]董莹.ARM技术在步进电机控制系统中的设计研究[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2019,37(01):40-42.
[3]熊远生,刘春元,蔡伟忠.基于STM32的步进电机控制器设计[J].制造业自动化,2019,041(005):39-41,105.
[4]靳晓波.基于单片机控制的谷子精量播种控制系统设计[J].机械工程与自动化,2019,000(004):197-198,201.
[5]李博威,侯明,蒋泽鑫.基于视觉的车辆控制系统设计与实现[J].传感器世界,2019,25(01):14-19.
[6]郑定超,陈彩微.智能家居控制系统设计与实现[J].电子世界,2019,560(02):146-147.