基于LIN總線的汽車空調(diào)控制系統(tǒng)

徐進(jìn)，鐘芳梅

（1.鎮(zhèn)江船艇學(xué)院裝備系，江蘇 鎮(zhèn)江 212007；2.中新圖銳常州科技有限公司，江蘇 常州 213125）

基于LIN總線的汽車空調(diào)控制系統(tǒng)

徐進(jìn)1，鐘芳梅2

（1.鎮(zhèn)江船艇學(xué)院裝備系，江蘇 鎮(zhèn)江 212007；2.中新圖銳常州科技有限公司，江蘇 常州 213125）

主要介紹基于LIN總線的汽車空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計，采用意法半導(dǎo)體的32位ARMCortexM3內(nèi)核的STM32系列單片機(jī)作為控制器，提出一種LIN總線在現(xiàn)代汽車空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用方案和設(shè)計重點(diǎn)，使汽車空調(diào)控制系統(tǒng)達(dá)到性能可靠、工作穩(wěn)定、線束簡單、成本低廉的效果。

LIN總線；汽車空調(diào)；控制系統(tǒng)

隨著汽車技術(shù)的快速發(fā)展，汽車電子設(shè)備的數(shù)量、種類不斷增加，目前汽車電子產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)化成為汽車電子行業(yè)的研究前沿。網(wǎng)絡(luò)化不僅可以節(jié)省整個車載電子產(chǎn)品的硬件開銷，還可以實(shí)現(xiàn)資源共享，提高操控性以及控制的協(xié)調(diào)性。因此，車用空調(diào)自動控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化也是發(fā)展趨勢，相關(guān)技術(shù)的研究也早已展開，如基于CAN總線、LIN總線的汽車空調(diào)控制系統(tǒng)。但由于CAN總線仲裁機(jī)制的復(fù)雜性，使其在低端市場的生產(chǎn)成本受到了挑戰(zhàn)；另外，在汽車網(wǎng)絡(luò)化的使用中，CAN總線的穩(wěn)定性相比另一種專門應(yīng)用于低端市場的LIN總線也存在一些不足。

本設(shè)計正是基于以上的應(yīng)用背景設(shè)計的，LIN總線在汽車布線和兼容性方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢。同時，與主流的CAN總線相比，在成本和穩(wěn)定性上又具有優(yōu)勢。所以LIN總線作為對主流的CAN總線的輔助與補(bǔ)充，在汽車空調(diào)控制上的應(yīng)用必將受到更多的關(guān)注。

1 LIN總線技術(shù)

LIN（Local Interconnect Network）局域互聯(lián)網(wǎng)是一種低成本的串行通信網(wǎng)絡(luò)，LIN的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)（例如CAN總線）提供輔助功能，因此LIN總線是一種輔助的總線網(wǎng)絡(luò)，并且為實(shí)現(xiàn)車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的分級提供了條件。在不需要CAN總線的帶寬和多功能的場合，如汽車空調(diào)控制系統(tǒng)使用LIN總線可大大節(jié)省成本。LIN協(xié)議致力于滿足分布式系統(tǒng)中快速增長的對軟件的復(fù)雜性、可實(shí)現(xiàn)性、可維護(hù)性所提出的要求，它將通過提供一系列高度自動化的工具鏈來滿足這一要求。LIN總線技術(shù)原理如圖1所示。

2 控制系統(tǒng)簡介

本系統(tǒng)為一種智能汽車空調(diào)控制系統(tǒng)，其包括供用戶操縱的輸入模塊、處理數(shù)據(jù)控制空調(diào)運(yùn)行的主控制模塊、顯示空調(diào)當(dāng)前狀態(tài)的顯示模塊及為上述模塊提供動力的電源模塊。所述主控制模塊包括處理數(shù)據(jù)的中央處理器、接收外界數(shù)據(jù)的傳感器、轉(zhuǎn)換信號的執(zhí)行器驅(qū)動模塊、狀態(tài)指示燈驅(qū)動模塊、液晶顯示驅(qū)動模塊以及執(zhí)行器位置反饋模塊，以上模塊通過適當(dāng)連接器或?qū)Ь€電性相連。本汽車空調(diào)系統(tǒng)不但增強(qiáng)了安全性，而且有較佳的電磁兼容性能，同時制造成本相對較低，控制精度相對較高，容易測試與檢驗(yàn)。所需的傳感器和執(zhí)行器以及相關(guān)功能部件的詳細(xì)目錄如圖2所示。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計

3.1 控制器

空調(diào)控制器節(jié)點(diǎn)嵌入式芯片采用意法半導(dǎo)體的32位ARMCortexM3內(nèi)核的STM32系列單片機(jī)，外網(wǎng)傳感器和控制器節(jié)點(diǎn)采用汽車工業(yè)級的飛思卡爾S12系列16位單片機(jī)。控制器主控節(jié)點(diǎn)載入嵌入UCOSII實(shí)時操作系統(tǒng)構(gòu)建軟件平臺，基于CAN總線和LIN總線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架控制器硬件平臺并整合到BCM車身控制模塊中。硬件基本架構(gòu)如圖3所示。

系統(tǒng)設(shè)計了各風(fēng)門的侍服機(jī)構(gòu)，采用低噪聲直流電機(jī)，一套壽命長、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的減速驅(qū)動機(jī)構(gòu)，并探索電機(jī)堵轉(zhuǎn)的控制方法。開發(fā)了基于汽車總線（CAN和LIN總線）技術(shù)的符合車用空調(diào)控制的專用溫度、陽光以及濕度傳感器。從而實(shí)現(xiàn)傳感器的信號傳輸抗干擾性以及通用性，并節(jié)省系統(tǒng)的線束開銷。

3.2 控制面板

控制面板負(fù)責(zé)控制汽車空調(diào)模式、溫度、風(fēng)速等參數(shù)。控制面板的電路布在下線路上，上線路內(nèi)含略微突起的按鈕，按下按鈕后下面板連在相應(yīng)按鈕兩端的導(dǎo)線接通。此面板上每個按鍵引出一根導(dǎo)線，并有一根搭鐵線，按下按鍵后相應(yīng)按鈕的導(dǎo)線與搭鐵線接通，從而使單片機(jī)接收到低電平信號。控制面板外觀設(shè)計如圖4所示。

3.3 調(diào)試系統(tǒng)

根據(jù)包括車內(nèi)溫度、車外溫度、蒸發(fā)器溫度、發(fā)動機(jī)冷卻水溫度、陽光照射強(qiáng)度、車室內(nèi)空氣濕度以及空氣中的煙霧濃度等諸多物理量，采用閉環(huán)模糊控制方式，自動控制空調(diào)系統(tǒng)各個部件（包括壓縮機(jī)、進(jìn)風(fēng)風(fēng)門、出風(fēng)風(fēng)門、冷暖風(fēng)門、鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、空氣凈化系統(tǒng)等）協(xié)調(diào)工作，最終使車室內(nèi)的溫度和品質(zhì)達(dá)到人體舒適的要求。

4 結(jié)束語

本文介紹了基于LIN總線的汽車空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計，該系統(tǒng)已形成產(chǎn)品，投入生產(chǎn)并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，對該產(chǎn)品的國產(chǎn)化程度作出了相當(dāng)?shù)呢暙I(xiàn)。隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，本研究對汽車空調(diào)智能化的推進(jìn)將產(chǎn)生積極的影響。

［1］張蕾．汽車空調(diào)［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006．

［2］胡思德．汽車車載（VAN／CAN／LIN）技術(shù)詳解［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006．

［3］田亮，喬弘．LIN總線協(xié)議分析［J］．中國儀器儀表，2004（3）：5-6．

［4］趙雙，楊良義，殷小偉，等．MC微控器在汽車CAN／LIN網(wǎng)關(guān)中的應(yīng)用［J］．微計算機(jī)信息，2008（26）：235-236．

［5］饒運(yùn)濤，鄒繼軍，鄭勇蕓．現(xiàn)場總線CAN原理與應(yīng)用技術(shù)［M］．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003：63-66．

（編輯文珍）

Automotive Air Conditioning Control System Based on LIN Bus

XU Jin1，ZHONG Fang-mei2
（1.Zhenjiang Watercraft College，Zhenjiang 212007，China；
2.Zhongxing Turui Technology Co.，Ltd，Changzhou 213125，China）

The control system design for automotive air conditioner based on LIN bus is introduced here. Using the STM32 singlechip series with the 32-bit ARM Cortex M3 core made by STMicroelectronics as the controller，a LIN bus application and design in the modern automotive air conditioning control system are proposed，which can achieve reliable performance，stable operation，simple wiring harness，and low cost of the system.

LIN bus；automotive air conditioning；control system

U463.851

A

1003－8639（2014）06－0012－02

2013-10-23；

2013-12-04

徐進(jìn)，男，碩士，E-mail:33084998@qq.com。