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速銳得解碼福特汽車LIN總線結(jié)構(gòu)及燈光控制功能開關(guān)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(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

 圖片 

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

圖片

 

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)

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。