基于CAN/LIN 總線的LED 車燈控制、診斷及保護

張 立，孫徐佳，董鋒格，徐思陽，徐守玉

(常州星宇車燈股份有限公司，江蘇 常州 213022)

0 引言

相比傳統的燈具，LED 因為更節能環保、長壽命及造型便利等優點，在汽車車燈領域的應用越來越廣泛。目前一些高端車型已經實現了全車燈具的LED化，這也將是未來汽車燈具的一個發展趨勢。相比LED 車燈應用的快速發展，車燈控制仍保留在傳統的BCM 控制方式。由于LED 車燈功能日益復雜，控制邏輯及診斷需求遠比使用燈泡的車燈復雜，傳統的車燈控制方式已不能滿足發展的需求。

由于LED 的特性，車燈內的LED 模組對溫度比較敏感，因此需要根據LED 附近的溫度對流經LED的電流的占空比進行調節，以保持LED 的工作壽命。另外如果發生短路、斷路或者過溫等現象，還需要向車身主控制器進行報警。傳統方案需要很復雜的車身布線邏輯才能實現這些功能，使用CAN/LIN 總線來對LED 車燈進行控制并進行保護及診斷將有效地簡化這種控制邏輯，并且使系統更加靈活。

1 系統設計

該系統的邏輯框圖如圖1 所示。所有的車燈都通過LIN 收發器連接在一個LIN 網絡里，該LIN 網絡通過CAN/LIN 網關轉換為CAN 信號與整車進行通信對話。汽車對車燈的控制信號通過CAN 總線傳輸到CAN/LIN 網關，網關將控制信號轉換為相應的LIN 信號。在汽車的燈具上布置一LIN 收發器，根據LIN 收發器收到的報文解析后命令控制驅動器對燈進行相應的控制及保護。同時車燈控制驅動器也會將相應的診斷信息通過LIN 收發器發送到LIN 總線，經CAN/LIN 網關將過溫、過載、空載等信息發送到CAN總線上交由汽車主控系統進行處理。

圖1 車燈總線系統框圖

2 CAN/LIN 網關設計

圖2 是CAN/LIN 網關的電路模塊，此模塊完成CAN/LIN 信息的轉換，將車身對車燈控制的CAN 信號轉換為相應的LIN 信號傳輸到車燈LIN 網絡中，并且將車燈LIN 模塊發送到LIN 網絡中的LIN 信號轉換為CAN 信號傳輸到汽車主控單元。

圖2 CAN/LIN 網關電路模塊

此模塊由電源、LIN 芯片、CAN 芯片及MCU 構成。其中電源芯片采用ST(意法半導體)公司的L4995，為MCU 及CAN/LIN 芯片供電。CAN 芯片采用NXP 公司的TJA1040T，LIN 芯片采用NXP(恩智浦)公司的TJA1020T，MCU 采用的是Freescale(飛思卡爾半導體)的S9S12P128。CAN 信號通過TJA1040傳輸到MCU 的PXCAN0/TXCAN0 管腳，由MCU 進行解析后通過MCU 的TXD0/RXD0 傳輸到TJA1020 的RXD/TXD 引腳，由BUS 引腳輸出相應的LIN 信號到LIN 總線上，完成相應的CAN/LIN 轉換功能。

3 LIN 收發器及控制驅動器設計

圖3 是LIN 收發器及控制驅動器模塊，該模塊作為LIN 網絡的從節點，主要功能為接收并解析在LIN網絡中的LIN 信號，并通過此信號控制對應的LED 驅動器。同時LED 驅動器也會將過溫、開路等故障信號通過LIN 收發器發送到LIN 網絡中去。

圖3 LIN 收發及驅動控制模組

此模塊包含電源、LIN 芯片、MCU、溫度傳感器及LED 驅動器。LIN 芯片接收到相應的LIN 信號后，通過串行總線傳輸到MCU(微處理器)，MCU 通過此信號來控制LED 驅動器來執行燈的亮滅。MCU 通過AD(模數轉換)來實現過壓/欠壓檢測、溫度過溫檢測及LED 開路檢測。這些異常信號將生成對應的故障碼由MCU 傳輸給節點上的LIN 芯片，由此LIN 芯片傳輸到LIN 總線上的主節點中。

4 仿真驗證

在CANoe 中搭建此平臺，由一個CAN/LIN 網關構成的主節點及5 個LIN 網關構成的從節點，通過CAN 信號分別對此LED 車燈進行點亮控制，并且測試當車燈出現故障時CAN 總線接收故障反饋的情況，如圖4 所示。

圖4 總線車燈網絡系統

當開啟左后燈的位置燈的時候，CAN 信號報文的三個數據為“0X02/0X01/0X00”，CAN/LIN 網關接收到CAN 報文并解析后將數據1 的ID 號放入LIN 報文的ID 位，LIN 報文的數據為“0X01/0X00”，結果如圖5所示，此時左后位置燈功能開啟。

圖5 控制左后燈位置燈功能打開時的CAN/LIN 報文

當左后燈的LED 斷路時，LIN 報文的數據為“0X01/0X02”，CAN/LIN 網關的CAN 報文數據結構為“0X02/0X01/0X02”，如圖6 所示，此時車身收到相應的報文進行報警。

圖6 左后燈位置燈斷路時CAN.LIN 報文

5 小 結

上述設計的系統，通過總線控制LED 車燈并且進行診斷，極大地簡化了車燈的控制邏輯，并且為車燈新功能的添加提供了便利。只需一個標準的接口，通過軟件的更改即可實現不同類型燈具的更換，未來這種技術將會越來越多地應用在各種類型的車上。

［1］聶單根.基于CAN/LIN 總線的汽車車身網絡技術的應用研究［D］.浙江大學，2007

［2］倪爾東.LED 汽車新光源［D］.武漢理工大學，2005:3～14

［3］徐春艷.基于LIN 總線的車燈控制系統的設計與實現［D］.吉林大學，2004

［4］周偉.LED 汽車信號燈的設計原理［J］.中國照明電器，2002

［5］陳舒.電動汽車LIN 總線車身網絡高層協議研究.浙江大學，2005

［6］劉晶晶.LIN 總線在車身控制中的應用［J］.電子設計應用，2004