速銳得LIN總線在燈光控制系統的應用硬件設計

        2022-10-13 15:52:48 劉國瓊

        LIN是CAN總線系統的子網,也叫“局域子系統”。汽車上LIN總線控制的所有系統之間的數據交換,必須通過CAN總線控制單元才能實現。

        LIN總線作為CAN總線的一種有益補充,可以更為經濟、有效地完成車輛功能。LIN結構比較簡單,只有一根數據線,也只能用于傳感器和執行器之間的簡單數據傳輸。它與CAN總線不同,LIN總線上的控制單元分主、從的,主控制單元與CAN總線連接,控制著LIN總線上的其他從控制單元,也就是說,只有主控制單元發送信息結束后,從控制單元才能進行數據信息的發送。

        一、LIN總線應用

        LIN總線被稱為數據循環總線,是一種單總線,是指數據信息不管有沒有要求或者有沒有變化,總是在總線上反復重新循環發送和傳遞,以利于傳感器和執行器在任意時刻都可以接收總線上的數據信息。

        速銳得開發CAN總線數據應用已經有11年之久,對于汽車LIN總線也是非常熟悉,既然LIN總線是在CAN總線的基礎上新發展的汽車車載電子總線系統,為了建立傳輸速率有限、結構簡便且性能優良的總線系統而產生的。那么,如電路圖設計所示,它只需要一條數據傳輸線,使用低成本的組件即可。

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        LIN總線通過使用簡單的電子設備節省了結構空間,最大傳輸速率為20kbit/s,由于多家汽車制造商將標準公開化,促進了LIN總線在汽車燈光控制系統及一些簡單系統的開發,使得CAN總線系統不僅沒有被取代,反而得到了擴展,單主/多從原理確保了安全性。LIN總線系統應用的方案簡單,傳輸速率較低,適合應用在一些對時間要求不那么嚴格的場合,比如舒適娛樂系統、汽車香薰系統,汽車燈光控制系統、門鎖系統、氛圍燈控制系統、自動空調系統、后視鏡控制系統、電子輔助轉向系統、天窗控制系統、自動雨刮控制系統和洗滌系統等傳輸上。

        二、LIN總線特點

        LIN總線是用于汽車分布式電控系統的一種新型低成本串行通信系統,是一種基于UATR數據格式,主從結構的單線9-10.5V總線通信系統,主要用于智能傳感器和執行器的串行通信。

        LIN總線在結構上,采用成本低的單線連接、傳輸速率最高位20kbit/s,其媒體訪問采用單主/多從的機制,不需要像CAN總線一樣進行仲裁,在節點中不需要晶體振蕩器二能進行自同步,現在LIN芯片也不算貴,所以,僅是LIN部分的話 ,減少了硬件平臺開發的成本。

        其主要目的是為現有車輛網絡CAN提供輔助功能,目標就是低端系統(這里主要指速率要求低),無需CAN總線的性能、帶寬以及復雜性,可以說,LIN總線是一種輔助型總線網絡。

        LIN總線系統一般由一個主控制單元和最多16個從控制單元組成,LIN總線主控制單元請求從控制單元發送數據,并發出操控指令。為了與汽車上的其他控制單元進行通信,主控制單元連接在其他總線上。LIN總線主控制單元在汽車診斷檢測中有地址碼,由其負責對所連接的從控制單元進行診斷。例如一路CAN上,連接2個LIN控制單元A、B,LIN控制單元A控制空調、空氣鼓風機、風窗玻璃加熱(再分左右)、B控制單元控制車頂模塊中的天窗、車燈、電機等。還可以包括車燈控制系統中的燈的水平位置調整(遠近光燈)、車門、車鎖、電子制動、空調、巡航控制、座椅、儀表、暖氣、尾燈、后視鏡電子裝置、后視鏡水平調整電機。

        三、速銳得設計方案

        速銳得在特斯拉、寶馬、比亞迪、福特、凱迪拉克等燈光控制系統上,通過加裝燈光控制系統單元來集中控制,主控單片機結構原理圖如下:

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        這個燈光控制系統包括了遠光旋轉開關接口、車燈變光接口,左前照燈LIN總成控制接口、右前照燈LIN總成控制接口,轉向柱電子裝置控制單元、數據總線診斷接口,預留了CAN位置,可以外接組合儀表控制面板單元,車載電網控制單元幾BMS等器件??梢钥刂谱児忾_關、左右燈的遠近光控制,雙閃狀態和示廓燈狀態等等。原理是通過燈光旋轉或者接收到控制單元信號,燈光控制系統內部接通遠光燈控制器觸點,隨機接收到遠光開啟的模擬信號,汽車燈光控制系統將這個模擬信號轉換成數字信號,通過CAN總線將數據發送給車載ECU控制單元和儀表板控制單元。

        當任何時候轉向變光信號過來時,燈光控制系統內部接通超車燈控制觸點,隨即控制系統用原車LIN協議向車燈發送超車燈開啟的模擬信號,以驅動原廠車燈閃爍。這套燈光控制系統組件,不僅可以驅動原廠車燈,也可以驅動副廠車燈件和改裝車燈件。


        四、汽車LED

        為了更加炫酷和增加遠光燈與超車燈亮度,后裝和改裝車燈總成大多采用LED模塊照明方式。LED是當電子與空穴復合時能輻射出可見光,在電路及儀器中作為指示燈,或者組成文字或數字顯示,砷化鎵發紅光、磷化鎵發綠光、碳化鎵發黃光、氮化鎵發藍光。在汽車大燈總成結構中,包括了殼體、轉向信號燈模塊、日行燈模塊、驅動LED電源模塊、遠近光LED單元、遠近光和LED電源模塊,轉向燈日行燈LED模塊,近光LED單元,電路堆砌上就是一堆電路和MOS管來管理。

        一般都用超高亮的LED,把他們做成汽車遠光燈、近光燈、制動燈、行車燈、轉向燈、矩陣燈、也可以用于儀表照明和車內照明,比如氛圍燈。LED具備耐振動、省電、壽命長的特點,具備一定優勢,用作制動燈時,響應時間為60ns,比一般白熾燈或者LED燈的140ns要快許多,為此,在典型的高速公路上行駛,會增加4-6米的安全距離。

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        五、功能及過程

        速銳得打造的這款汽車燈光控制系統,也對其他數據進行了管理,例如蓄電池電壓、點火狀態、發動機轉速、發電機DFM信號,實現了外部燈光控制、舒適性燈光控制、雨刮器控制、清洗泵控制、指示燈控制、負荷管理、車內燈光控制、后風窗加熱、端子控制、燃油泵預供油控制及控制、管理狀態監測等功能。至于速銳得內部軟件上,可以根據不同的車型、應用場景、業務需求來實現軟件的定制開發。

        汽車燈光控制系統接收到原車LIN報文或者模擬原車LIN報文信號后,分別接通左前、右前汽車大燈總成控制信號,所有燈可以實現狀態及控制。

        組合儀表接收到汽車燈光控制系統信號后,點亮儀表板上的遠光指示燈,提示駕駛人燈光狀態。

        駕駛人操控將變光開關向上拉動時,開關內部接通超車燈控制觸點,隨即汽車燈光控制系統接收到超車燈開啟的模擬信號。汽車燈光控制系統將這個模擬信號轉換為數字信號,通過舒適CAN將數據發給車載ECU控制單元和組合儀表控制單元。

        汽車燈光控制系統接收到此信號后,分別接通左右前大燈總成,給出控制信號,所有遠光燈點亮。組合儀表板控制單元接收到汽車燈光控制系統的信號后,點亮儀表板上的遠光指示燈,提示駕駛人燈光狀態。

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        六、發展及痛點

        目前國內汽車大燈正由功能車燈時代,走向智能車燈時代,汽車電子化、智能化帶動了車燈行業的發展使得車燈承載了傳統照明意外更多的功能,例如輔助駕駛、信號傳輸、技術上也在不斷延伸,ADB、DLP、HD等等,隨著單車價值量更高的智能車燈滲透,車燈行業也將迎來新一輪的加速增長。

        照明不足、配置過低、遠光燈炫目燈問題也嚴重影響了車輛安全,也是夜間車輛事故高發的直接原因,為了解決以上問題,依托LED技術的智能燈應運而生。相比傳統車燈,智能燈增加了感知、決策和執行架構,系統更為復雜,照明功能越強大,價格也將再次成倍提升。

        速銳得打造這款燈光控制系統,是偏向于底層的,基于LIN數據、CAN數據的交互做的 一套可以多重變化的控制器,是未來智能燈控制器的彌補,也是當下改裝件、副產件的必要終端,基于對LIN總線及CAN總線的理解以及場景下的應用邏輯,做好了執行機構控制、處理單元的編譯、傳輸通路的橋接及傳感器組的數字信號輸入。目前主要對接的是LED及部分智能燈組(例如矩陣大燈),低端的鹵素大燈或者鹵素+LED組合,我們接觸的不多。

        隨著車載網絡技術的飛速發展,汽車上采用的總線節點越來越多,網絡的復雜程度和成本也隨之增加,汽車燈光控制系統也越來越發達,采用速銳得控制系統實現網絡節點升級和改進具備可操作性、能落地、速度快等多方面的實際意義,也是對車載燈光照明網絡系統進行分級管理的開端。

         

         

         


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