汽車電腦軟板防電磁干擾技術(shù)發(fā)展趨勢

1976年微機(jī)最早應(yīng)用于汽車發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，當(dāng)時是4位微機(jī)，1983年開始采用16位的單芯片微機(jī)。微機(jī)進(jìn)入汽車領(lǐng)域，帶來如下變化：

a） 使系統(tǒng)的各種控制活動得到顯著的提高和改善；

b）便于對汽車上的多個輸入和輸出進(jìn)行控制；

c）半導(dǎo)體制造商已經(jīng)開發(fā)了適用于車輛系統(tǒng)的各種元件；

d）可縮短汽車開發(fā)時間。

近幾年來隨著電腦技術(shù)的快速發(fā)展以及用戶對汽車的安全性、可靠性和舒適性的更高要求，微機(jī)廣泛用于現(xiàn)代汽車各種控制系統(tǒng)，極大地優(yōu)化了汽車的各種技術(shù)性能。目前在汽車上主要的微機(jī)控制系統(tǒng)見表1。

2.汽車的電磁噪聲及其對微機(jī)的影響

汽車所遇到的電磁環(huán)境可分為汽車內(nèi)部和汽車外部的電磁噪聲兩種（圖 l）。汽車內(nèi)部的電磁噪聲是指車用發(fā)動機(jī)、繼電器、開關(guān)等部件工作時所發(fā)生的電磁噪聲；外部電磁噪聲是指各種電器設(shè)備，如高壓輸電線、鐵軌、廣播電視設(shè)備及無線電通訊設(shè)備等所輻射出來的對汽車起干擾的電磁輻射以及由雷電等自然現(xiàn)象引起的電磁噪聲。所有這些電磁噪聲會通過線束、車身或由空中傳遞過來并干擾車用微機(jī)系統(tǒng)，使它們的工作性能難以發(fā)揮，甚至導(dǎo)致微機(jī)發(fā)出錯誤的指令，使得各執(zhí)行器件出現(xiàn)誤動作，由此影響汽車行駛的安全性、可靠性及穩(wěn)定性等。在日本就曾對車用微機(jī)進(jìn)行過電磁波照射試驗(yàn)、靜電放電試驗(yàn)及脈沖噪聲試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微機(jī)發(fā)出的誤動作較多。因此，各汽車廠紛紛通過硬件和軟件方面的措施來提高車用微機(jī)的工作可靠性和抗電磁干擾的能力。

3.車用微機(jī)防電磁干擾技術(shù)

3.1硬件方面的相關(guān)技術(shù)

目前在硬件方面所采取的各種防電磁干擾的措施主要是針對噪聲源進(jìn)行的，其目的是減少各種電磁噪聲的產(chǎn)生，以改善微機(jī)的工作環(huán)境，主要方法有以下幾種：

a）加裝阻尼電阻。如在點(diǎn)火裝置的高壓電路中，串入阻尼電阻，削弱電火花產(chǎn)生的平擾電磁波。阻尼電阻值越大，抑制效果越好，但太大，又會減少火花塞電極間的火花能量，故應(yīng)選裝適當(dāng)?？谀犭娮枰话憧捎锰假|(zhì)材料制成，電阻值約為10-20KΩ，一般裝在點(diǎn)火線圈一端和火花塞接頭端。

b）加裝并聯(lián)電容器。在車內(nèi)可能產(chǎn)生電磁火花的地方并聯(lián)電容器，如在調(diào)節(jié)器的電源接柱與搭鐵之間、發(fā)電機(jī)電樞接柱與搭鐵之間并聯(lián)0.2-0.8μF的電容器等。

c）金屬屏蔽。在所有容易產(chǎn)生火花的汽車電器以及需要防干擾的重要電子設(shè)備上用金屬網(wǎng)屏蔽起來，導(dǎo)線用密織的金屬網(wǎng)或金屬導(dǎo)管套起來，并將其搭鐵，從而起到防電磁干擾的目的。

d）車身化。利用低阻抗導(dǎo)體連接身和發(fā)動機(jī)（車身化），使發(fā)動機(jī)接近零電位，可減少噪聲電流的流動環(huán)，從而減少電磁噪聲的福射。

3.2軟件方面的相關(guān)技術(shù)

雖然在硬件方面采取了一些防電磁干擾的相關(guān)措施，但是這方法對車用微機(jī)的效果并不理想，因此又從軟件入手，在微電腦內(nèi)部預(yù)先設(shè)計(jì)好一些防電磁干擾的固定程序。

a）振蕩防止法。正常情況下，微機(jī)對接收的輸入信號不予以控制。這時由于電磁干擾，在開關(guān)或繼電器的輸入信號中產(chǎn)生振蕩，在繼電器中最小會存在10KΩ。為此在接收輸入信號時，可利用一短脈沖進(jìn)行輸入判斷，同時在軟件中設(shè)有振蕩回避時間。如圖 2所示。

b）多次輸入平均法。對于輸入信號，最經(jīng)常發(fā)生的誤動作是噪聲在信號線上誘發(fā)噪聲脈沖，微機(jī)將這些脈沖仍判斷為正常的輸入信號，形成誤輸出。為了防止這種錯誤，遠(yuǎn)常采用濾波器，但當(dāng)不能強(qiáng)化濾波榕的電路構(gòu)成時，就必須設(shè)置程序輸入信號作為同一信號進(jìn)行多次半均化處理或進(jìn)行多次判定，然后作出選擇，如圖 3所示。

c）輸入平均值法。有時即使設(shè)有振蕩回避時間以確認(rèn)一致性，但當(dāng)輸入脈沖發(fā)生變動時，還必須對輸入進(jìn)行平均化處理并作出判定，這樣才能防止誤輸入。具體而言，就是把過去的數(shù)據(jù)作為隨機(jī)存儲器的區(qū)域加以存儲，與現(xiàn)在的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，這種方法叫做求平均值法。當(dāng)連續(xù)對接收信號進(jìn)行處理時，微機(jī)對輸入的信號進(jìn)行平均處理，如果發(fā)現(xiàn)平均值與以前存儲的平均值發(fā)生異常，則剛輸入的異常值被輸出。

d）地址跳轉(zhuǎn)法。由于地址計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)化等因素，可設(shè)定所有正常信號的存儲地址，如果因?yàn)樵肼曅盘柕妮斎攵a(chǎn)生異常輸出信號時，那么這一異常信號也通常向缺空的地址跳轉(zhuǎn)，為了防止這一問題的發(fā)生，可在跳空只讀存儲器中設(shè)置跳轉(zhuǎn)指令，使之回到開始的地址，重新對輸入信號進(jìn)行確認(rèn)，以避免誤動作的執(zhí)行，如圖 4所示。

e）RAM檢查法。微機(jī)在受到電磁干擾時，隨機(jī)存儲器RAM會發(fā)生變化，通過檢查隨機(jī)存儲器的數(shù)據(jù)變化來判定是否正常。具體方法是在預(yù)置數(shù)據(jù)初始值處理時，把任意數(shù)據(jù)直接寫入隨機(jī)的RAM域中，每經(jīng)過一次主處理，調(diào)出該數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)有異常值則予以輸出，如圖 5所示。

f）解決微機(jī)并聯(lián)工作時存在無限環(huán)問題。由于兩個以上的微機(jī)在并聯(lián)工作時互相在信號線上傳送、接收數(shù)據(jù)，從而使噪聲混入信號中。當(dāng)由對方來的數(shù)據(jù)信號未出現(xiàn)時，兩個微機(jī)一起變成下次待機(jī)方式，進(jìn)入無限環(huán)，中斷數(shù)據(jù)的傳輸。為了解決這一問題，可在各個微機(jī)互相等待對方回信的時機(jī)，設(shè)置一固定程序，如果等待一定時間未得到對方回信，那么程序便判斷為數(shù)據(jù)在傳送中發(fā)生缺陷，使其通過本身恢復(fù)到初始狀態(tài)，重新接收輸入信號。

總之，為了保證現(xiàn)代汽車多種功能的充分發(fā)揮，保證各種電子控制系統(tǒng)正?？煽康墓ぷ?，車用微機(jī)防電磁干擾問題必須引起足夠重視。