一體式中控面板的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

吳小林，陳文強(qiáng)，潘之杰，吳成明，趙福全

（吉利汽車研究院，浙江 杭州 311228）

本文所要描述的控制面板包括空調(diào)控制面板、娛樂控制面板、各系統(tǒng)控制面板。空調(diào)控制面板又包括自動空調(diào)和手動空調(diào)面板［1］，有溫度控制、風(fēng)量控制、內(nèi)外循環(huán)控制、前后風(fēng)窗玻璃除霜控制、送風(fēng)模式控制等；娛樂控制面板包括收音功能、導(dǎo)航功能、VCD／DVD播放功能，可以對電臺進(jìn)行收音并記錄多個電臺頻率、選擇駕駛員所要到達(dá)的目的地并進(jìn)行路線指引、使用VCD／DVD碟片播放；各系統(tǒng)控制面板指目前汽車所包括的如電子控制平穩(wěn)系統(tǒng)控制按鈕、胎壓監(jiān)測與報(bào)警控制按鈕、儀表轉(zhuǎn)換控制按鈕、電子防盜系統(tǒng)控制按鈕、危險(xiǎn)報(bào)警系統(tǒng)控制按鈕、駐車?yán)走_(dá)控制系統(tǒng)按鈕等。

為了方便駕駛員的操作，這些控制面板大都安裝在駕駛員右側(cè)中控臺上，由于按鍵功能眾多，在中控臺空間限制的情況下，就需要減小面板之間存在的間隔。

隨著汽車中電子部件數(shù)量的增加，線束和配套插接件的數(shù)量也在不斷上升。線束的增加不但占據(jù)了車內(nèi)的有效空間、增加了裝配和維修的難度、提高了整車成本，而且妨礙整車可靠性的提高［2］。

基于以上兩點(diǎn)，一體式中控面板應(yīng)運(yùn)而生，它將所有面板上的功能按鍵集中在一起，消除面板之間存在的間隔，規(guī)定每個按鍵之間的間隙和操作方式，并增加總線通信，減少線束和插接件，提高整車可靠性［3］。

一體式中控面板從內(nèi)部表現(xiàn)出了一輛車的內(nèi)涵和優(yōu)越理念，它應(yīng)符合整車的外觀造型。在極小的空間內(nèi)達(dá)到用戶所要求的所有操作功能。

1 一體式中控面板的設(shè)計(jì)效果圖［3］

中控面板集成度極高，可以任意設(shè)計(jì)不同的造型以符合車型外觀的表現(xiàn)。所以，面板在機(jī)械方面更易控制，表現(xiàn)為制造上模具數(shù)量少，所有按鈕（旋鈕）操作力矩、間隙、面差較為統(tǒng)一；所有按鈕背景光可以有效得到控制。以下針對市場上幾種不同的控制面板進(jìn)行分析。

圖1為商務(wù)車中控面板設(shè)計(jì)效果圖。圖2為兩廂乘用車中控面板，其中包含自動空調(diào)控制的所有功能、VCD／DVD／TV等操作按鍵。與整個車身造型相似。圖3為三廂車中控面板設(shè)計(jì)效果圖。圖4為2011款兩廂車中控面板設(shè)計(jì)效果圖。

2 總線通信功能

一體式中控面板利用CAN總線進(jìn)行通信，屬于雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信系統(tǒng)。其控制過程為駕駛員對面板上的按鍵進(jìn)行操作后，在線路板上得到一個通斷的電信號，電路將此電信號送到微處理器，微處理器對本信號的正確與否進(jìn)行判斷。在正確的情況下，發(fā)送執(zhí)行信號到總線收發(fā)器，總線收發(fā)器對信號進(jìn)行編碼處理，再發(fā)送到總線上由各系統(tǒng)控制器對信號進(jìn)行檢索，在相應(yīng)的地址正確后，對機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能并反饋執(zhí)行信號給控制面板內(nèi)的總線收發(fā)器，總線收發(fā)器解碼后反饋給微處理器，微處理器對本信息作出相應(yīng)的顯示。具體過程見圖5中控面板電路控制原理圖。

中控面板總成是一個多通信總線的開關(guān)節(jié)點(diǎn)，單片機(jī)對本地開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行采樣，并將開關(guān)狀態(tài)通過LIN接口進(jìn)行發(fā)送，同時控制面板還負(fù)責(zé)接收LIN上的調(diào)光控制信號、工作狀態(tài)信號，并驅(qū)動對應(yīng)的背光LED或工作狀態(tài)指示LED。其功能描述如下。

2.1 電源檢測與電源模式

模塊保持對電源電壓的檢測 （表1），并能在各種電壓范圍內(nèi)自動進(jìn)入相應(yīng)的工作 （電壓）模式。

表1 電源檢測表［5］

1）功能狀態(tài)A 面板內(nèi)所有功能 （包括負(fù)載控制、通信）均能保持正常工作。

2）功能狀態(tài)B 面板負(fù)載控制功能被禁止 （背光燈、指示燈），通信功能保持正常。

3）功能狀態(tài)C 面板的負(fù)載控制功能、通信功能均被禁止，僅保持對電源電壓的檢測。

以上各種功能狀態(tài)之間，不允許出現(xiàn)功能狀態(tài)A和功能狀態(tài)C之間的突變，當(dāng)電壓出現(xiàn)突變的時候，電源模式須經(jīng)過A—B—C或者C—B—A的變化過程。

2.2 開關(guān)、輸入信號檢測功能

在中控面板正常工作狀態(tài) （功能狀態(tài)A、B；ACTIVE模式）下，保持對其上所有開關(guān)輸入量進(jìn)行檢測，并將對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)發(fā)送到CAN總線或LIN總線上。針對開關(guān)輸入信號，定義可能出現(xiàn)的失效模式如下：邏輯互逆的開關(guān)輸入同時有效 （如TEMP+、TEMP-同時有效），則判定為相應(yīng)開關(guān)同時失效，直到該 “同時有效”狀態(tài)取消；在RESET及RESET之后相應(yīng)的初始化過程結(jié)束前，開關(guān)輸入即保持 “有效”，則判定該開關(guān)輸入失效，直到該開關(guān)輸入變?yōu)?“無效”后，判定該開關(guān)已退出 “失效”。在出現(xiàn)開關(guān)輸入信號失效的情況下，要求所有與相應(yīng)失效開關(guān)有關(guān)的控制輸出須保持為缺省值；所有與相應(yīng)失效開關(guān)有關(guān)的總線通信信號須保持為缺省值。

2.3 背光照明調(diào)節(jié)功能

中控面板一般采用PWM驅(qū)動方式，實(shí)現(xiàn)模塊內(nèi)部的背光、指示燈調(diào)光功能，PWM頻率為350Hz。

中控面板在電源模式為A的工作狀態(tài)下，按照外部背光調(diào)節(jié)器輸入給總線上的調(diào)光控制信號實(shí)現(xiàn)按鍵的背光亮度控制。

2.4 睡眠、喚醒工作模式

當(dāng)控制面板工作在電源功能狀態(tài)A、B時，中控面板受到通信總線接口和本地開關(guān)輸入的控制，有兩種基本工作模式：運(yùn)行 （ACTIVE）和睡眠（SLEEP）。其中，僅在所有通信端口滿足睡眠條件（LIN SLEEP、LIN TIMEOUT）且本地具有喚醒功能的開關(guān)輸入量為 “無效”時，允許中控面板進(jìn)入睡眠。

在運(yùn)行狀態(tài)下，當(dāng)中控面板從LIN總線上接收到總線睡眠指令或總線通信超時后，LIN總線均進(jìn)入睡眠狀態(tài)，控制面板才認(rèn)為進(jìn)入睡眠模式；在睡眠狀態(tài)下，當(dāng)中控面板檢測到任意LIN總線上的任何總線活動，或者部分定義具有喚醒功能的開關(guān)輸入有效時，都將從睡眠模式中被喚醒。

2.5 網(wǎng)絡(luò)診斷功能

中控面板最少支持LIN總線接口上的基本網(wǎng)絡(luò)診斷服務(wù)，包括：①LIN總線睡眠 （SLEEP）；②LIN總線廣播復(fù)位 （BROADCAST RESET）； ③LIN總線定向復(fù)位 （TARGET RESET）。

在接收到上述診斷服務(wù)后，中控面板須置起相應(yīng)的J2602 LIN狀態(tài)標(biāo)志位，并能在接收到LIN總線診斷響應(yīng)報(bào)文頭后，發(fā)送正確的診斷響應(yīng)。

3 結(jié)論

本文通過對多種中控面板的控制邏輯進(jìn)行分析，總結(jié)出目前控制面板的基本功能，包括電源檢測功能、開關(guān)輸入信號檢測功能、背光照明調(diào)節(jié)功能、睡眠和喚醒工作模式轉(zhuǎn)換功能、網(wǎng)絡(luò)診斷和自我診斷功能等。在這些功能的組合下，中控面板才能有效地完成客戶的需要。

［1］羅納德 K.約爾根 （Rona1d K.Jurgen）.汽車電子手冊［M］.魯植雄，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2010：63－82.

［2］曹 渡.汽車內(nèi)外飾設(shè)計(jì)與實(shí)戰(zhàn)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2011： 54－72.

［3］王惠軍.汽車造型設(shè)計(jì)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2007： 78－96.

［4］羅 峰，孫澤昌.汽車CAN總線系統(tǒng)原理、設(shè)計(jì)與應(yīng)用［M］.北京： 電子工業(yè)出版社， 2001： 35－46.

［5］南金端，劉波瀾.汽車單片機(jī)及車載總線技術(shù)、設(shè)計(jì)與應(yīng)用［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2005：92－106.