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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****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。
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