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  • 速銳得解碼福特汽車LIN總線結構及燈光控制功能開關原理

    2022-10-20 09:28:24 劉國瓊

    福特汽車旗下有福特(Ford)、林肯(Lincoln)、水星(Mercury)三個品牌,重要車型有Thunderbird(雷鳥),Mustang(野馬),F系列卡車,T系列轎車。文中涉及福特汽車LIN總線結構及燈光功能開關原理不涉及長安福特、江鈴福特和福田汽車,因為沒有在這些車上做過實際測試,也沒有客戶有項目和數據需求需要涉及這些方面,主要指的進口車系。

     

    福特汽車LIN總線取代了原來的MUX電路或者專用電路,CCN控制單元是其中一個LIN總線網絡上的主模塊,他的功能包括了多功能開關中的燈光、雨刮器、加熱座椅系統、指南針模塊和危險警告燈開關。另一路LIN主線的主模塊是WCM,這個主要是連接的胎壓監控系統。


    圖一:主模塊LIN總線

     圖片 

    經過解碼和對電路測試,速銳得發現,福特汽車LIN總線允許主模塊和一個或多個附屬模塊之間通信,每個LIN總線附屬模塊電路要求有LIN總線信號、電源(蓄電池電源或者點火電源)和接地。從電路結構上看,是比較簡單,其核心還是LIN總線的數據交互。在LIN總線上,有LIN報文數據直接獲得點火狀態數據及燈光控制數據,一會我們再列一些示例出來。

     

    福特汽車LIN總線輔助模塊的供給電源,是由其功能決定的,如果附屬模塊必須在點火開關關閉的狀態下工作,必須提供蓄電池電源,例如ACC狀態下的燈光打開,或者準備進入車輛以前未點火狀態控制車鑰匙后的車燈閃燈、亮燈、呼吸燈等示意,還包括危險警告燈功能及閱讀頂燈,車內照明及氛圍燈,這些都是依靠蓄電池電源供電。如果LIN總線模塊僅僅在點火開關打開時才工作的,例如指南針模塊、供給電源僅僅是點火電源。燈光、雨刮器多功能開關同時要求這兩種供給電源。這里面有涉及燈光駐車狀態下的安全性邏輯,和行車狀態下的邏輯(行駛過程中,車燈出故障后的燈光優先級問題)。

     

    主模塊會給LIN總線信號提供9-10.5V的偏置電壓。為了主模塊附屬模塊之間的通信,通過示波器可以得到,拉低信號電壓產生一個數字序列信息,LIN總線傳輸的速度為9.6kbit/s,主模塊連接到車輛CAN數據總線上,這允許數據從車輛其他控制單元傳輸到LIN總線模塊。所有的LIN總線附屬模塊的輸出必須通過主模塊接收處理,如果來自附屬模塊的輸出,例如燈光開關板,將傳輸到另一個LIN總線附屬模塊,這個信息必須被主模塊接收,然后傳輸到將要接收的附屬模塊。也就是說,附屬模塊之間的通信必須通過主模塊。

     

    那么在這個過程中LIN總線的報文數據,需要保持原車一致性,或者指的就是原車的LIN報文,才能驅動燈光亮起或者熄滅,例如遠光燈的控制。那么通過我們研究的控制鏈再延展開來,汽車的矩陣式大燈、水簾式矩陣燈、流光燈、側燈、停車照明燈的驅動與控制,勢必和原車CAN報文、LIN報文有著直接的關系,就看組合大燈控制器安裝的位置。如果是安裝在中控臺前端,那么做成CAN系統的復雜仲裁機制,會比較耗時耗力,除非高端改裝或者客戶愿意付出更多成本。如果是安裝在發動機艙附近,或者大燈總成內部,那么需要定制一個匹配原廠協議的LIN控制器,或者叫燈組控制系統,這樣就會省時省力得多。我們看到大多數做車燈總成的廠家,現在基本都是處于初級的亮滅狀態,并沒有人性化炫酷的交互體系,可見,奧迪作為燈廠龍頭,有給出了一些指引,普通人只看到了炫酷,我們才去研究底層原理與交互邏輯。

     

    如果LIN總線附屬模塊從點火電路接收的電源供給,當點火電源關閉時,LIN總線附屬模塊進入睡眠模式,如果LIN總線附屬模塊接收直接的蓄電池供給,當車輛CAN數據總線進入睡眠模式時,其接收到睡眠信號再休眠。對于LIN總線模塊由蓄電池供給的電路,主模塊和附屬模塊能相互喚醒,如果附屬模塊喚醒主模塊,車輛CAN總線也會喚醒。理解了這個原理,就更容易理解為什么以前我們很多做OBD的廠家能把人家汽車好好的給干沒電的原因了。

     

    講個車的案例吧,因為上述這個休眠和喚醒機制很多車廠采用,以前做OBD的時候,行業朋友在遇到奔馳車型的,不少OBD廠家容易犯懶,會持續向汽車的CAN總線去請求對應的CAN總線數據,這一個請求不要緊,整車CAN總線都被喚醒,導致各個電氣功能單元工作,而此時,車主已經熄火鎖車。再到用戶第二天去開車門的時候,這個OBD已經讓奔馳整個總線網絡系統工作了一晚上,把蓄電池的電給搞光了,自然也就無法點火,在13年-18年那個OBD車聯網時代,這是巨大的坑,不少人為此賠錢也不知道原因,后來粗暴地用陀螺儀來檢測振動替代監測奔馳汽車點火狀態,再后來,陀螺儀也不管用了,因為新款奔馳或者別的品牌,大多有自動啟停狀態,“熄火誤報”,設備反復重啟,也是醉了。

     

    插圖2:多功能開關示意圖

    圖片

     

    特汽車LIN總線燈光控制功能開關及其LIN總線原理上,是按照這樣設計的:左操作桿或燈光開關內部是一個LIN的微處理器,其監視著開關的位置,每一個開關包含了一系列的觸點,隨著開關位置的改變,觸點打開或者關閉,微處理器監視著觸點的打開或關閉,對每個開關位置,都有一個觸點矩陣。盡管大部分開關的功能由打開或者關閉的開關決定,但是前雨刮、前除霧開關使用都有不同的電阻值的開關,所以,雨刮才有快有慢,然后微處理器通過LIN總線電路將開關功能發送到CCN控制單元。其報文格式如下:

     

    監聽單元

    數據項

    ID

    數據長度

    數據項目

     

    大燈組

    位置燈開

     

    00【80】

     

    8

    24 04 05 0D 80 7C F8 FD

    近光燈開【手動】

    24 08 0D 0D 80 7C F8 FD

    遠光打開

    24 28 87 0D 80 7C F8 FD

    雙閃開

    24 18 05 0D 80 7C F8 FD

    左轉向燈開

    24 58 05 00 80 7C F8 FD

    右轉向燈開

    24 68 05 00 80 7C F8 FD

    近光燈開【自動】

    24 08 04 0D 80 7C F8 FD

     

     

     

    多功能開關組的底部是一個四針腳的插頭,他連接著車輛線束,線束定義上包括了,點火運行/起動,蓄電池、LIN總線電路、接地。多功能燈組開關和雨刮開關這個組合套件,使用兩種電源供給方式來支持燈光和雨刮器的功能。蓄電池直接供給允許燈光功能獨立于點火開關狀態,點火可控制到供給僅僅允許雨刮器在點火狀態下才能工作。右操作桿或雨刮器開關僅包含了開關和觸點,通過跳線連接到左邊,這些開關可以分別拆卸。當然,現在自動雨刮的汽車越來越多了,又多出了一項雨量的阻值判定給到雨刮這邊同步加速或者降速,都是換湯不換藥的操作,但是解放了駕駛員的雙手,就像對你說,“你好好開車,其他的我來”。

     

    駕駛人安全氣囊時鐘彈簧集成到這個多功能開關上,就是方向盤上的安全氣囊。時鐘彈簧包括了四個爆破電路外加喇叭、巡航速度控制、多功能方向盤上的遙控按鍵和6個附加電路。這里就不贅述了,我們認為復雜的“多功能方向盤”通過這么一破解,也沒啥東西,原理也簡單,就是模具費貴。如果車輛裝備了ESP或者其他電子助力系統,這上邊還有一些角度傳感器。例如東風汽車用的法雷奧的,有的廠家用的博世的,轉向角度傳感器使用數據盤,他隨著方向盤的轉向而轉動,電路板上的處理器通過讀取窗口大小和先后次序決定轉向的位置。一般轉向角的數據是通過CAN連接,這里轉向角度傳感器,一般都有電源、地、CAN_H,CAN_L 。

     

    科技,就是讓人變得越來越懶,但是科技的創新,離不開底層技術的積累和關鍵環節的攻關。速銳得基于這些底層關鍵技術的積累與研究,那么在上層應用上,就可以展開無窮的想象力,做什么,在哪里做,找誰做,怎么做,整套思路瞬間清晰起來。



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