福特汽車旗下有福特(Ford)、林肯(Lincoln)、水星(Mercury)三個(gè)品牌,重要車型有Thunderbird(雷鳥),Mustang(野馬),F(xiàn)系列卡車,T系列轎車。文中涉及福特汽車LIN總線結(jié)構(gòu)及燈光功能開關(guān)原理不涉及長安福特、江鈴福特和福田汽車,因?yàn)闆]有在這些車上做過實(shí)際測(cè)試,也沒有客戶有項(xiàng)目和數(shù)據(jù)需求需要涉及這些方面,主要指的進(jìn)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(gè)LIN總線網(wǎng)絡(luò)上的主模塊,他的功能包括了多功能開關(guān)中的燈光、雨刮器、加熱座椅系統(tǒng)、指南針模塊和危險(xiǎn)警告燈開關(guān)。另一路LIN主線的主模塊是WCM,這個(gè)主要是連接的胎壓監(jiān)控系統(tǒng)。
圖一:主模塊LIN總線
經(jīng)過解碼和對(duì)電路測(cè)試,速銳得發(fā)現(xiàn),福特汽車LIN總線允許主模塊和一個(gè)或多個(gè)附屬模塊之間通信,每個(gè)LIN總線附屬模塊電路要求有LIN總線信號(hào)、電源(蓄電池電源或者點(diǎn)火電源)和接地。從電路結(jié)構(gòu)上看,是比較簡單,其核心還是LIN總線的數(shù)據(jù)交互。在LIN總線上,有LIN報(bào)文數(shù)據(jù)直接獲得點(diǎn)火狀態(tài)數(shù)據(jù)及燈光控制數(shù)據(jù),一會(huì)我們?cè)倭幸恍┦纠鰜怼?/span>
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(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉的狀態(tài)下工作,必須提供蓄電池電源,例如ACC狀態(tài)下的燈光打開,或者準(zhǔn)備進(jìn)入車輛以前未點(diǎn)火狀態(tài)控制車鑰匙后的車燈閃燈、亮燈、呼吸燈等示意,還包括危險(xiǎn)警告燈功能及閱讀頂燈,車內(nèi)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(diǎn)火開關(guān)打開時(shí)才工作的,例如指南針模塊、供給電源僅僅是點(diǎn)火電源。燈光、雨刮器多功能開關(guān)同時(shí)要求這兩種供給電源。這里面有涉及燈光駐車狀態(tài)下的安全性邏輯,和行車狀態(tài)下的邏輯(行駛過程中,車燈出故障后的燈光優(yōu)先級(jí)問題)。
主模塊會(huì)給LIN總線信號(hào)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(hào)電壓產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字序列信息,LIN總線傳輸?shù)乃俣葹?.6kbit/s,主模塊連接到車輛CAN數(shù)據(jù)總線上,這允許數(shù)據(jù)從車輛其他控制單元傳輸?shù)絃IN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(guān)板,將傳輸?shù)搅硪粋€(gè)LIN總線附屬模塊,這個(gè)信息必須被主模塊接收,然后傳輸?shù)綄⒁邮盏母綄倌K。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(gè)過程中LIN總線的報(bào)文數(shù)據(jù),需要保持原車一致性,或者指的就是原車的LIN報(bào)文,才能驅(qū)動(dòng)燈光亮起或者熄滅,例如遠(yuǎn)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(cè)燈、停車照明燈的驅(qū)動(dòng)與控制,勢(shì)必和原車CAN報(bào)文、LIN報(bào)文有著直接的關(guān)系,就看組合大燈控制器安裝的位置。如果是安裝在中控臺(tái)前端,那么做成CAN系統(tǒng)的復(fù)雜仲裁機(jī)制,會(huì)比較耗時(shí)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(fā)動(dòng)機(jī)艙附近,或者大燈總成內(nèi)部,那么需要定制一個(gè)匹配原廠協(xié)議的LIN控制器,或者叫燈組控制系統(tǒng),這樣就會(huì)省時(shí)省力得多。我們看到大多數(shù)做車燈總成的廠家,現(xiàn)在基本都是處于初級(jí)的亮滅狀態(tài),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(diǎn)火電路接收的電源供給,當(dāng)點(diǎn)火電源關(guān)閉時(shí),LIN總線附屬模塊進(jìn)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(dāng)車輛CAN數(shù)據(jù)總線進(jìn)入睡眠模式時(shí),其接收到睡眠信號(hào)再休眠。對(duì)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(huì)喚醒。理解了這個(gè)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(gè)車的案例吧,因?yàn)樯鲜鲞@個(gè)休眠和喚醒機(jī)制很多車廠采用,以前做OBD的時(shí)候,行業(yè)朋友在遇到奔馳車型的,不少OBD廠家容易犯懶,會(huì)持續(xù)向汽車的CAN總線去請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的CAN總線數(shù)據(jù),這一個(gè)請(qǐng)求不要緊,整車CAN總線都被喚醒,導(dǎo)致各個(gè)電氣功能單元工作,而此時(shí),車主已經(jīng)熄火鎖車。再到用戶第二天去開車門的時(shí)候,這個(gè)OBD已經(jīng)讓奔馳整個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作了一晚上,把蓄電池的電給搞光了,自然也就無法點(diǎn)火,在13年-18年那個(gè)OBD車聯(lián)網(wǎng)時(shí)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(cè)振動(dòng)替代監(jiān)測(cè)奔馳汽車點(diǎn)火狀態(tài),再后來,陀螺儀也不管用了,因?yàn)樾驴畋捡Y或者別的品牌,大多有自動(dòng)啟停狀態(tài),“熄火誤報(bào)”,設(shè)備反復(fù)重啟,也是醉了。
插圖2:多功能開關(guān)示意圖
特汽車LIN總線燈光控制功能開關(guān)及其LIN總線原理上,是按照這樣設(shè)計(jì)的:左操作桿或燈光開關(guān)內(nèi)部是一個(gè)LIN的微處理器,其監(jiān)視著開關(guān)的位置,每一個(gè)開關(guān)包含了一系列的觸點(diǎn),隨著開關(guān)位置的改變,觸點(diǎn)打開或者關(guān)閉,微處理器監(jiān)視著觸點(diǎn)的打開或關(guān)閉,對(duì)每個(gè)開關(guān)位置,都有一個(gè)觸點(diǎn)矩陣。盡管大部分開關(guān)的功能由打開或者關(guān)閉的開關(guān)決定,但是前雨刮、前除霧開關(guān)使用都有不同的電阻值的開關(guān),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(guān)功能發(fā)送到CCN控制單元。其報(bào)文格式如下:
監(jiān)聽單元 | 數(shù)據(jù)項(xiàng) | 幀ID | 數(shù)據(jù)長度 | 數(shù)據(jù)項(xiàng)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(dòng)】 | 24 08 0D 0D 80 7C F8 FD | |||
遠(yuǎn)光打開 | 24 28 87 0D 80 7C F8 FD | |||
雙閃開 | 24 18 05 0D 80 7C F8 FD | |||
左轉(zhuǎn)向燈開 | 24 58 05 00 80 7C F8 FD | |||
右轉(zhuǎn)向燈開 | 24 68 05 00 80 7C F8 FD | |||
近光燈開【自動(dòng)】 | 24 08 04 0D 80 7C F8 FD |
多功能開關(guān)組的底部是一個(gè)四針腳的插頭,他連接著車輛線束,線束定義上包括了,點(diǎn)火運(yùn)行/起動(dòng),蓄電池、LIN總線電路、接地。多功能燈組開關(guān)和雨刮開關(guān)這個(gè)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(dú)立于點(diǎn)火開關(guān)狀態(tài),點(diǎn)火可控制到供給僅僅允許雨刮器在點(diǎn)火狀態(tài)下才能工作。右操作桿或雨刮器開關(guān)僅包含了開關(guān)和觸點(diǎn),通過跳線連接到左邊,這些開關(guān)可以分別拆卸。當(dāng)然,現(xiàn)在自動(dòng)雨刮的汽車越來越多了,又多出了一項(xiàng)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(duì)你說,“你好好開車,其他的我來”。
駕駛?cè)税踩珰饽視r(shí)鐘彈簧集成到這個(gè)多功能開關(guān)上,就是方向盤上的安全氣囊。時(shí)鐘彈簧包括了四個(gè)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(gè)附加電路。這里就不贅述了,我們認(rèn)為復(fù)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(fèi)貴。如果車輛裝備了ESP或者其他電子助力系統(tǒng),這上邊還有一些角度傳感器。例如東風(fēng)汽車用的法雷奧的,有的廠家用的博世的,轉(zhuǎn)向角度傳感器使用數(shù)據(jù)盤,他隨著方向盤的轉(zhuǎn)向而轉(zhuǎn)動(dòng),電路板上的處理器通過讀取窗口大小和先后次序決定轉(zhuǎn)向的位置。一般轉(zhuǎn)向角的數(shù)據(jù)是通過CAN連接,這里轉(zhuǎn)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(chuàng)新,離不開底層技術(shù)的積累和關(guān)鍵環(huán)節(jié)的攻關(guān)。速銳得基于這些底層關(guān)鍵技術(shù)的積累與研究,那么在上層應(yīng)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。