一種多模式的氛圍燈控制模塊

陳小龍,孫遜之,董偉,董鋒格

(常州星宇車燈股份有限公司， 江蘇常州 213022)

一種多模式的氛圍燈控制模塊

陳小龍,孫遜之,董偉,董鋒格

(常州星宇車燈股份有限公司， 江蘇常州 213022)

隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，車內(nèi)裝飾燈越來越得到用戶的青睞，汽車氛圍燈是一種創(chuàng)建和裝飾各種室內(nèi)燈光場景功能的汽車室內(nèi)照明系統(tǒng)。提出一種可多種方式控制的氛圍燈控制模塊，第一種方式為CAN與LIN聯(lián)合通信的控制方式，用戶控制上位機(jī)通過CAN與LIN通信控制子節(jié)點(diǎn)上的RGB三色燈，這種方式可以模擬整車控制方式；第二種方式為鍵盤與LIN通信的控制方式，用戶控制鍵盤即可通過LIN通信控制子節(jié)點(diǎn)上的RGB三色燈，這種方式可更便捷直觀地控制RGB三色燈。

氛圍燈控制模塊；多模式；CAN通信；LIN通信

0 引言

隨著汽車電子技術(shù)的高速發(fā)展，汽車室內(nèi)照明的技術(shù)也越來越得到重視，汽車氛圍燈是一種創(chuàng)建和裝飾各種室內(nèi)燈光場景功能的汽車室內(nèi)照明系統(tǒng)[1]。氛圍燈作為一種新型的室內(nèi)裝飾燈，不僅可以實(shí)時(shí)調(diào)控車內(nèi)裝飾燈的光色與光強(qiáng)，更能滿足不同條件下車內(nèi)的動(dòng)態(tài)照明。如今對(duì)氛圍燈的控制大多數(shù)為整車車身控制，控制麻煩且單一，大多數(shù)是將多組RGB三色燈通過總線接入車內(nèi)，然后通過整車控制RGB三色燈，這種控制方式不僅麻煩，更有可能破壞原有整車的安全性。為了更便捷直觀地控制調(diào)試RGB三色燈，作者設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種可多種模式控制的氛圍燈控制模塊，不僅可以模擬車身控制的方式，還可以直接進(jìn)行控制，便于RGB三色燈算法調(diào)試。

設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的氛圍燈控制模塊，控制方式分為CAN與LIN總線聯(lián)調(diào)控制方式和按鍵與LIN聯(lián)調(diào)控制方式，CAN與LIN聯(lián)調(diào)控制方式可模擬車身控制的方式，按鍵與LIN聯(lián)調(diào)控制方式可以更便捷直觀地控制RGB三色燈，方便用戶控制和算法調(diào)試。

1 設(shè)計(jì)

1.1 硬件設(shè)計(jì)

采用CAN/LIN總線可以簡化線路，提高各微處理器之間的通信速率，使信息交換變得安全、迅捷、高效[2]。硬件設(shè)計(jì)包括電源設(shè)計(jì)、單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)、CAN硬件電路設(shè)計(jì)和LIN電路硬件設(shè)計(jì)。電源設(shè)計(jì)和單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)為常規(guī)電路設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)集中在CAN硬件電路設(shè)計(jì)和LIN電路硬件設(shè)計(jì)，其中CAN通信的電路設(shè)計(jì)是模擬車身控制的設(shè)計(jì)，而LIN的電路設(shè)計(jì)兩種控制模式均涉及到，是控制子節(jié)點(diǎn)上RGB三色燈的通信媒介。

1.1.1 CAN電路設(shè)計(jì)

CAN(Controller Area Network，控制器局域網(wǎng))總線最初是專門為解決乘用車的串行通信而研發(fā)的,有較強(qiáng)的高可靠性和良好的錯(cuò)誤檢測能力[3]。CAN電路的設(shè)計(jì)采用專用的CAN收發(fā)芯片TJA1042，TJA1042為汽車級(jí)的芯片，對(duì)于CAN信號(hào)的收發(fā)具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性[4]。TJA1042芯片的收發(fā)引腳與MCU的CAN收發(fā)引腳可以直接相連，在TJA1042正常通信之前，需要對(duì)STB[5]引腳進(jìn)行使能，對(duì)芯片進(jìn)行初始化。此設(shè)計(jì)采用了隔離電路的設(shè)計(jì)方式，比常規(guī)單獨(dú)添加120 Ω的電路收發(fā)信號(hào)更穩(wěn)定，具體電路如圖1所示。

1.1.2 LIN電路設(shè)計(jì)

LIN(Local Interconnect Network)總線協(xié)議作為一種低成本的串行總線協(xié)議，廣泛應(yīng)用于車門控制、車窗控制等場合[6]。

LIN電路的設(shè)計(jì)采用專用的LIN收發(fā)芯片TJA1021。TJA1021芯片同樣為汽車級(jí)芯片[7]，TJA1021收發(fā)引腳與MCU的LIN收發(fā)引腳相連，在正常使用TJA1021之前，需要對(duì)LIN-NSLP引腳使能，進(jìn)行芯片初始化。LIN僅使用一根信號(hào)線,采用單主多從模式[8]。作者對(duì)LIN常規(guī)設(shè)計(jì)電路做了相應(yīng)的改進(jìn)，因?yàn)長IN正常通信時(shí)，電壓會(huì)達(dá)到12 V左右，所以在設(shè)計(jì)該電路時(shí)增加了肖特基二極管和防反電路使LIN信號(hào)收發(fā)更穩(wěn)定更安全，具體設(shè)計(jì)如圖2所示。

1.2 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，整個(gè)軟件涉及兩種控制方式，即CAN與LIN聯(lián)調(diào)方式和按鍵與LIN聯(lián)調(diào)方式。為避免兩種控制方式的相互干擾，軟件控制的兩種方式互相獨(dú)立，互不影響，通過選擇按鍵可以選擇控制方式。主要流程如圖3所示：先關(guān)閉總中斷，方便對(duì)寄存器進(jìn)行設(shè)置，然后進(jìn)行CAN_Driver和LIN_Driver底層函數(shù)的初始化[9]，函數(shù)初始化之后打開總中斷；為防止程序“跑飛”，看門狗打開，此時(shí)等待按鍵信號(hào)和上位機(jī)信號(hào)；用戶發(fā)送信號(hào)后，單片機(jī)先讀取信號(hào)，其后對(duì)信號(hào)進(jìn)行解析；單片機(jī)解析信號(hào)成功后，設(shè)置相應(yīng)的顏色和亮度；最后通過LIN通信，發(fā)送相應(yīng)報(bào)文給氛圍燈板，控制RGB三色燈的顏色和亮度；發(fā)送相應(yīng)的報(bào)文后，程序自動(dòng)回到看門狗打開處，等待接收信號(hào)。

圖3 軟件流程圖

1.2.1 CAN_LIN模式相關(guān)軟件設(shè)計(jì)

CAN_LIN模式控制方式整體邏輯如圖3所示，這種模式的控制方式需要保證CAN通信與LIN通信符合車規(guī)級(jí)要求，所以需要移植官方的LIN_Driver和CAN_Driver兩個(gè)驅(qū)動(dòng)包，通信的底層函數(shù)都是需要官方認(rèn)證的，確保通信的安全性。采用CAN_LIN的控制方式，模擬整車環(huán)境，需要通過CAN相關(guān)調(diào)試工具進(jìn)行CAN通信。為了方便用戶使用，還需要編寫相應(yīng)的上位機(jī)。關(guān)于CAN通信的上位機(jī)需要通過CAPL語言進(jìn)行編程[10]，界面設(shè)計(jì)如圖4所示，有7種顏色和4種控制方式，用戶可以很方便地實(shí)現(xiàn)顏色的切換、亮度和控制模式。

圖4 上位機(jī)界面

1.2.2 按鍵模式相關(guān)軟件設(shè)計(jì)

按鍵模式的控制方式整體邏輯如圖3所示，按鍵控制方式對(duì)于通信層只需要移植LIN_Driver驅(qū)動(dòng)包。按鍵控制方式的難點(diǎn)在于按鍵鍵值讀取的準(zhǔn)確性，顏色的切換需要通過三位二進(jìn)制數(shù)確定，需要同時(shí)采集3個(gè)IO口的電平，所以對(duì)顏色的切換采用的是按鍵掃描的方式。為保證讀取值的準(zhǔn)確性，每次發(fā)生按鍵時(shí)，單片機(jī)均會(huì)掃描兩次鍵盤后再讀取按鍵值。對(duì)于顏色亮度值的改變采用了中斷的形式，單片機(jī)對(duì)中斷響應(yīng)的處理很強(qiáng)[11]，采用中斷的方式可以很準(zhǔn)確地采集到鍵值，采用中斷的方式關(guān)鍵是相應(yīng)的寄存器初始設(shè)置要正確。按鍵模式初始函數(shù)如下所示，中斷設(shè)置為上拉輸入、下降沿中斷、中斷使能和中斷標(biāo)志位置位。

void Color_KEY_init(void)

{

Color1_dir=0; /* Color1 init */

Color2_dir=0; /* Color2 init */

Color3_dir=0; /* Color3 init */

KEY_Bright_dir=0; /* KEY init */

PERP_PERP3=1; /* pull device */

PPSP_PPSP3=0; /*falling interrupt */

PIEP_PIEP3=1; /*interrupt enable */

PIFP_PIFP3=1; /*interrupt flag */

}

建立清單運(yùn)行公開機(jī)制。公開機(jī)制是規(guī)范權(quán)力運(yùn)行的重要方式，也是有效提升軍隊(duì)行政權(quán)力清單制度運(yùn)行水平的重要手段。建立清單運(yùn)行公開機(jī)制，就是要公開權(quán)力行使依據(jù)、權(quán)力運(yùn)行流程、權(quán)力行使結(jié)果、重要敏感權(quán)力事項(xiàng)，用公開約束和規(guī)范權(quán)力運(yùn)行，確保軍隊(duì)行政權(quán)力清單制度有效運(yùn)行。在確定權(quán)力清單開列的內(nèi)容時(shí)，要充分考慮到該項(xiàng)權(quán)力的復(fù)雜性、權(quán)力清單的合理性、公開機(jī)制的科學(xué)性，合理確定公開的范圍、形式和時(shí)限，在確保滿足官兵知情權(quán)的情況下，防止出現(xiàn)失泄密的問題。公開的形式通常靈活多樣，可以根據(jù)權(quán)力事項(xiàng)內(nèi)容、所在單位情況、橫向或縱向權(quán)力清單等情況，來靈活確定公開的形式。

2 測試分析

CAN/LIN總線驅(qū)動(dòng)是控制器與物理總線之間接口性能的關(guān)鍵[12]。為了保證CAN通信和LIN通信的穩(wěn)定，重點(diǎn)測試了LIN信號(hào)與CAN信號(hào)，通過示波器顯示。圖5所示為LIN的波形，可知：LIN信號(hào)的間隔場、同步場、ID場、數(shù)據(jù)場和校驗(yàn)和顯示均清晰完整，可以保證LIN通信的穩(wěn)定性。

圖5 LIN波形

圖6所示為CAN的波形，CAN信號(hào)為差分信號(hào)[13]，示波器采集到的圖形為CAN_H的波形，可知：CAN_H的波形規(guī)整度非常高，可以滿足通信的要求。由示波器采集的圖形可知：LIN信號(hào)與CAN信號(hào)完整度和規(guī)整度都滿足一般通信的要求，滿足此次設(shè)計(jì)的通信的需求。

圖6 CAN波形

氛圍燈的實(shí)際效果如圖7和圖8所示。

圖7 紅光

圖8 冰藍(lán)

作者采用CAN_LIN模式控制的方式通過上位機(jī)控制點(diǎn)亮了RGB三色燈的紅色，采用按鍵模式控制的方式通過按鍵控制點(diǎn)亮了RGB三色燈的冰藍(lán)色。通過兩種控制方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)顏色和亮度的選擇，達(dá)到了預(yù)期的效果。

3 結(jié)論

設(shè)計(jì)了一種可多種模式控制的氛圍燈控制模塊，采用了CAN_LIN控制和按鍵控制的兩種模式，用戶既可以模擬整車環(huán)境控制氛圍燈，避免了整車控制調(diào)試的麻煩，又能便捷地調(diào)試氛圍燈顏色和白平衡算法[14]，方便后期調(diào)試。設(shè)計(jì)的控制裝置已用于汽車的氛圍燈進(jìn)行了相應(yīng)的測試，實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明：該控制裝置具有控制便捷、測試準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠、人機(jī)界面友好[15]等特點(diǎn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

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A Control Module of Ambient Lighting with Multi Control Ways

CHEN Xiaolong, SUN Xunzhi, DONG Wei, DONG Fengge

(Changzhou Xingyu Automotive Lighting Systems Co., Ltd., Changzhou Jiangsu 213022 ,China )

With the continuous development of auto industry, car decorative lights are more and more favor to users. Atmosphere light is a kind of car interior lighting system that can create and decorate a variety of indoor lighting scene. A kind of atmosphere control module was present which could be controlled in a variety of ways. The first mode was the way of the CAN and LIN joint communication, users used the upper computer to control the RGB three color lights on the slave nodes through the way of CAN and LIN communication. This way could simulate the vehicle control mode. The second mode was the way of keyboards and LIN communication, users could use keyboards to control the RGB three color lights on the slave nodes through LIN communication. This way could help users control the RGB three color lights more conveniently and intuitively.

Ambient lighting control module; Multi control ways；CAN communication; LIN communication

2016-11-08

陳小龍(1989—)，男，碩士，工程師，研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)與應(yīng)用。E-mail：chenxiaolong@xyl.cn。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.03.004

U463.83+4

A

1674-1986(2017)03-015-05