福特汽车旗下有福特(Ford)。林肯(Lincoln)。水星(Mercury)三个品牌。重要车型有Thunderbird(雷鸟)。Mustang(野马)。F系列卡车。T系列轿车。文中涉及福特汽车LIN总线结构及灯光功能开关原理不涉及长安福特。江铃福特和福田汽车。因为没有在这些车上做过实际测试。也没有客户有项目和数据需求需要涉及这些方面。主要指的进口车系。
福特汽车LIN总线取代了原来的MUX电路或者专用电路。CCN控制单元是其中一个LIN总线网络上的主模块。他的功能包括了多功能开关中的灯光。雨刮器。加热座椅系统。指南针模块和危险警告灯开关。另一路LIN主线的主模块是WCM。这个主要是连接的胎压监控系统。
图一:主模块LIN总线
经过解码和对电路测试。速锐得发现。福特汽车LIN总线允许主模块和一个或多个附属模块之间通信。每个LIN总线附属模块电路要求有LIN总线信号。电源(蓄电池电源或者点火电源)和接地。从电路结构上看。是比较简单。其核心还是LIN总线的数据交互。在LIN总线上。有LIN报文数据直接获得点火状态数据及灯光控制数据。一会我们再列一些示例出来。
福特汽车LIN总线辅助模块的供给电源。是由其功能决定的。如果附属模块必须在点火开关关闭的状态下工作。必须提供蓄电池电源。例如ACC状态下的灯光打开。或者准备进入车辆以前未点火状态控制车钥匙后的车灯闪灯。亮灯。呼吸灯等示意。还包括危险警告灯功能及阅读顶灯。车内照明及氛围灯。这些都是依靠蓄电池电源供电。如果LIN总线模块仅仅在点火开关打开时才工作的。例如指南针模块。供给电源仅仅是点火电源。灯光。雨刮器多功能开关同时要求这两种供给电源。这里面有涉及灯光驻车状态下的安全性逻辑。和行车状态下的逻辑(行驶过程中。车灯出故障后的灯光优先级问题)。
主模块会给LIN总线信号提供9-10.5V的偏置电压。为了主模块附属模块之间的通信。通过示波器可以得到。拉低信号电压产生一个数字序列信息。LIN总线传输的速度为9.6kbit/s。主模块连接到车辆CAN数据总线上。这允许数据从车辆其他控制单元传输到LIN总线模块。所有的LIN总线附属模块的输出必须通过主模块接收处理。如果来自附属模块的输出。例如灯光开关板。将传输到另一个LIN总线附属模块。这个信息必须被主模块接收。然后传输到将要接收的附属模块。也就是说。附属模块之间的通信必须通过主模块。
那么在这个过程中LIN总线的报文数据。需要保持原车一致性。或者指的就是原车的LIN报文。才能驱动灯光亮起或者熄灭。例如远光灯的控制。
那么通过我们研究的控制链再延展开来。汽车的矩阵式大灯。水帘式矩阵灯。流光灯。侧灯。停车照明灯的驱动与控制。势必和原车CAN报文。LIN报文有着直接的关系。就看组合大灯控制器安装的位置。如果是安装在中控台前端。那么做成CAN系统的复杂仲裁机制。会比较耗时耗力。除非高端改装或者客户愿意付出更多成本。如果是安装在发动机舱附近。或者大灯总成内部。那么需要定制一个匹配原厂协议的LIN控制器。或者叫灯组控制系统。这样就会省时省力得多。我们看到大多数做车灯总成的厂家。现在基本都是处于初级的亮灭状态。并没有人性化炫酷的交互体系。可见。奥迪作为灯厂龙头。有给出了一些指引。普通人只看到了炫酷。我们才去研究底层原理与交互逻辑。
如果LIN总线附属模块从点火电路接收的电源供给。当点火电源关闭时。LIN总线附属模块进入睡眠模式。如果LIN总线附属模块接收直接的蓄电池供给。当车辆CAN数据总线进入睡眠模式时。其接收到睡眠信号再休眠。对于LIN总线模块由蓄电池供给的电路。主模块和附属模块能相互唤醒。如果附属模块唤醒主模块。车辆CAN总线也会唤醒。理解了这个原理。就更容易理解为什么以前我们很多做OBD的厂家能把人家汽车好好的给干没电的原因了。
讲个车的案例吧。因为上述这个休眠和唤醒机制很多车厂采用。以前做OBD的时候。行业朋友在遇到奔驰车型的。不少OBD厂家容易犯懒。会持续向汽车的CAN总线去请求对应的CAN总线数据。这一个请求不要紧。整车CAN总线都被唤醒。导致各个电气功能单元工作。而此时。车主已经熄火锁车。再到用户第二天去开车门的时候。这个OBD已经让奔驰整个总线网络系统工作了一晚上。把蓄电池的电给搞光了。自然也就无法点火。在13年-18年那个OBD车联网时代。这是巨大的坑。不少人为此赔钱也不知道原因。后来粗暴地用陀螺仪来检测振动替代监测奔驰汽车点火状态。再后来。陀螺仪也不管用了。因为新款奔驰或者别的品牌。大多有自动启停状态。“熄火误报”。设备反复重启。也是醉了。
插图2:多功能开关示意图
特汽车LIN总线灯光控制功能开关及其LIN总线原理上。是按照这样设计的:左操作杆或灯光开关内部是一个LIN的微处理器。其监视着开关的位置。每一个开关包含了一系列的触点。随着开关位置的改变。触点打开或者关闭。微处理器监视着触点的打开或关闭。对每个开关位置。都有一个触点矩阵。尽管大部分开关的功能由打开或者关闭的开关决定。但是前雨刮。前除雾开关使用都有不同的电阻值的开关。所以。雨刮才有快有慢。然后微处理器通过LIN总线电路将开关功能发送到CCN控制单元。其报文格式如下:
监听单元 | 数据项 | 帧ID | 数据长度 | 数据项目 |
大灯组 | 位置灯开 | 01【00】 | 8 | 24 04 05 0D 80 7C F8 FD |
近光灯开【手动】 | 24 08 0D 0D 80 7C F8 FD | |||
远光打开 | 24 28 87 0D 80 7C F8 FD | |||
双闪开 | 24 18 05 0D 80 7C F8 FD | |||
左转向灯开 | 24 58 05 00 80 7C F8 FD | |||
右转向灯开 | 24 68 05 00 80 7C F8 FD | |||
近光灯开【自动】 | 24 08 04 0D 80 7C F8 FD |
多功能开关组的底部是一个四针脚的插头。他连接着车辆线束。线束定义上包括了。点火运行/起动。蓄电池。LIN总线电路。接地。多功能灯组开关和雨刮开关这个组合套件。使用两种电源供给方式来支持灯光和雨刮器的功能。蓄电池直接供给允许灯光功能独立于点火开关状态。点火可控制到供给仅仅允许雨刮器在点火状态下才能工作。右操作杆或雨刮器开关仅包含了开关和触点。通过跳线连接到左边。这些开关可以分别拆卸。当然。现在自动雨刮的汽车越来越多了。又多出了一项雨量的阻值判定给到雨刮这边同步加速或者降速。都是换汤不换药的操作。但是解放了驾驶员的双手。就像对你说。“你好好开车。其他的我来”。
驾驶人安全气囊时钟弹簧集成到这个多功能开关上。就是方向盘上的安全气囊。时钟弹簧包括了四个爆破电路外加喇叭。巡航速度控制。多功能方向盘上的遥控按键和6个附加电路。这里就不赘述了。我们认为复杂的“多功能方向盘”通过这么一破解。也没啥东西。原理也简单。就是模具费贵。如果车辆装备了ESP或者其他电子助力系统。这上边还有一些角度传感器。例如东风汽车用的法雷奥的。有的厂家用的博世的。转向角度传感器使用数据盘。他随着方向盘的转向而转动。电路板上的处理器通过读取窗口大小和先后次序决定转向的位置。一般转向角的数据是通过CAN连接。这里转向角度传感器。一般都有电源。地。CAN_H。CAN_L 。
科技。就是让人变得越来越懒。但是科技的创新。离不开底层技术的积累和关键环节的攻关。速锐得基于这些底层关键技术的积累与研究。那么在上层应用上。就可以展开无穷的想象力。做什么。在哪里做。找谁做。怎么做。整套思路瞬间清晰起来。