基于PWM信號的汽車迎送賓燈控制方法

【摘" 要】文章提出一種基于PWM信號的汽車迎送賓燈控制方法，主要解決PWM信號傳輸誤差導致的目標迎送賓燈控制不精確問題，并通過實際案例證明該方法能有效改善此類問題。

【關鍵詞】PWM信號；迎送賓燈；控制方法

中圖分類號：U463.65" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2024 ）02-0043-03

The Method for Controlling Automotive Welcome and Farewell Function Based on PWM Signal

WANG Chao，CAI Heng，HE Jinglin，MAO Guojun，WANG Jing

（Chongqing Changan Automobile Co.，Ltd.，Chongqing 401120，China）

【Abstract】The article proposes a PWM signal based control method for car welcome and farewell lights，mainly to solve the problem of inaccurate control of target welcome and farewell lights caused by PWM signal transmission errors，and proves through practical cases that this method can effectively improve such problems.

【Key words】PWM signal；welcome and farewell lights；control methods

隨著汽車的普及，汽車已不再是單純的代步工具，人們也越來越重視對汽車其他功能的研究。由于汽車車燈不單單可以作為光源照亮車前的路，還可以提供令人賞心悅目的光影視覺感受，增加駕乘樂趣，所以汽車車燈的迎送賓功能得到了廣泛的應用。當前汽車迎送賓的功能實現，多是通過PWM波進行信號驅動燈具發光，以此達到呼吸燈的效果，這種方式的效果單一，用戶無法選擇更多效果。而且，車身控制器發送出的PWM信號，在經過傳輸后，由于端口電容、電感等影響，其上升沿和下降沿會變大，導致燈具接收到的PWM信號的占空比會發生變化，進而導致燈具的控制不精確^[1]。

1" 迎送賓燈應用場景分析

GB 4785—2019《汽車及掛車外部照明和光信號裝置的安裝規定》^[2]要求燈具工作期間，其光學特性如光強、顏色、視表面等不得隨意改變（部分特殊情況除外，如隨其他燈具開啟而進行的變化）。但隨著車輛的功能已逐步由代步工具轉變為移動出行的智慧終端，車輛在靜止的狀態下也扮演著越來越重要的角色，此時迎送賓燈應運而生，如在車輛解閉鎖過程中的燈光時序點亮迎賓，為用戶帶來出行儀式感。

2" 迎送賓燈控制方法

迎送賓燈控制主要包含觸發、響應、關閉3個階段，每個階段分別設定對應判定邏輯，下文分別進行闡述。

2.1" 信號觸發及其判定邏輯

車身控制器BCM在收到迎送賓需求如解閉鎖時，提前（ams，10ms≤a≤100ms，圖1中的0～T₁時段）給參與時序的目標迎送賓燈進行供電，然后在特定時間段（圖1中的T₁～T₂時段）內發送特定脈沖數量（n個，5≤n≤20）、特定頻率（f Hz，50Hz≤f≤200Hz）和特定占空比（p%，q%……10≤p，q≤90，且5≤p-q≤10）的第1個PWM信號（該PWM信號作為觸發目標迎送賓燈進行燈光控制的迎送賓/Welcome mode信號）給目標迎送賓燈；最后再向目標迎送賓燈發送占空比為100%的第2個PWM信號。

2.2" 目標迎送賓燈響應及其判定邏輯

目標迎送賓燈在上電后有效時間m（m=a+n/f×1000）內對第1個PWM信號進行捕捉、計算和判斷。在判斷完成后，基于特定占空比和計算得到的真實占空比進行目標迎送賓燈控制，具體順序如下。

1）由目標迎送賓燈中的控制器MCU的CCP捕捉模塊進行第1個PWM信號捕捉，捕捉模塊用于捕捉第1個PWM信號的上升沿觸發信號或下降沿觸發信號，在捕捉到觸發信號時產生中斷。具體來說，參照圖2，目標迎送賓燈中的CCP捕捉模塊中在被上電初始后，設置首次觸發方式為上升沿觸發，在首次捕捉到所述PWM信號的上升沿觸發信號時，為了防止寄存器溢出，需要進行CCP模塊的寄存器清零操作，并同時寫入觸發次數Count為0和首次捕捉到上升沿觸發信號的時間t₀；此外，CCP捕捉模塊還需要開啟中斷，并同步調用中斷服務程序。中斷服務程序被調用后，CCP模塊判斷觸發次數Count是否等于0，若是，則設置觸發方式為電平變化觸發，在因輸入的電平變化而被觸發時，累計一次Count，并記錄每次觸發的時間。

2）在信號捕捉完成后，判斷觸發次數Count值是否≥2n-5（相當于檢測PWM個數≥n-2個）。符合則進入步驟3）；否則，退出判斷邏輯，響應正常點亮熄滅邏輯（按照常亮或常閉的方式進行迎送燈具控制）。

3）計算捕捉到的第1個PWM信號的正脈寬T₁：T₁=[（t_2n-5-t_2n-6）+…+（t₅-t₄）]/（n-4）。

注：相當于去掉前后2個取中間段正脈寬求平均值。

4）計算捕捉到的第1個PWM信號的脈沖周期T的真實時長：T=[（t_2n-4-t_2n-6）+…+（t₆-t₄）]/（n-4）。

注：相當于去掉前后2個取中間段周期求平均值。

5）判斷捕捉到的第1個PWM信號的脈沖周期T的真實時長是否位于預設時長范圍內，該預設時長范圍是基于特定頻率確定，預設時長范圍具體為（1/f+x，1/f-x），f為特定頻率，x為常數。符合則進入步驟6）；否則退出判斷邏輯，響應正常點亮熄滅邏輯。

6）計算輸入的第1個PWM信號的真實占空比（T₁/T），并判斷是否符合（p+c-4）%＜T₁/T＜（p+c+4）%或（q+c-4）%＜T₁/T＜（q+c+4）%的占空比要求（其中c為根據實測電路得出的下降沿占空比偏置系數）。符合則進入步驟7）；否則退出判斷邏輯，響應正常點亮熄滅邏輯。

7）確定與第1個PWM信號中的特定占空比、真實占空比對應的目標動畫效果，在T₂-T₃時段內激活目標迎送賓燈，以呈現目標動畫效果。

2.3" 目標迎送賓燈關閉及其判定邏輯

目標迎送賓燈在完成目標動畫效果后，基于所述第2個PWM信號停止動畫顯示，并按照預設標準中設立的觸發信號進行常亮點亮或熄滅。其中，預設標準為GB 4785—2019。

目標迎送燈在按照所述目標動畫效果進行閃爍點亮提示的過程中，若目標迎送燈接收到車身控制器發送的占空比為0%的第3個PWM信號，則中斷閃爍點亮顯示，并按照預設標準中設立的觸發信號進行常亮點亮或熄滅。

具體來說，在目標迎送燈安裝目標動畫效果進行動畫顯示過程中，如果車身控制器BCM檢測到有制動、車輛ON擋、迎賓過程閉鎖、送賓過程解鎖等信號，車身控制器將迎送賓信號拉低（發出占空比為0的第3個PWM信號給目標迎送燈）。此時，目標迎送燈則中斷動畫顯示，并立即按照法規（GB 4785—2019）要求進行點燈或熄滅。

注意：目標迎送賓燈的控制器MCU中預先存儲有所述特定占空比、所述真實占空比與不同動畫效果之間的對應關系表，詳見表1。

下文舉例對本文方法進行描述。車身控制器BCM在檢測到迎送賓信號時，車身控制器BCM提前（40ms）給參與時序的目標迎送賓燈供電，然后發送周期為9個、頻率為150Hz、占空比為（20%或30%或40%或60%或70%或80%）的PWM信號給目標迎送賓燈。目標迎送賓燈上電100ms內對PWM信號進行捕捉、計算和判斷。判斷成功后，10s內呈現對應動畫效果的迎送賓燈光。

參照圖3，目標迎送賓燈進行信號捕捉的具體流程為：①目標迎送賓燈上電后其內部的控制器MCU初始化；②控制器MCU中的CCP捕捉模塊，設置為上升沿觸發；③如果觸發，則清零寄存器（防止寄存器溢出），并寫入觸發次數Count=0，寫入觸發時間點t₀，同步調用中斷服務程序，進入步驟⑤；④如果100ms內未觸發，則退出判斷邏輯，響應正常點亮熄滅邏輯；⑤當Count=0，切換CCP捕捉模塊為電平變化可觸發，觸發后寫入計數Count=1，寫入觸發時間點t₁；⑥當Count=1，觸發后寫入計數Count=2，寫入觸發時間點t₂，以此類推；⑦當Count=13，觸發后寫入計數Count=14，寫入觸發時間點t₁₄；⑧PWM信號捕捉完成后，CCP捕捉模塊退出信號捕捉程序；⑨參照圖2，CCP模塊的寄存器存放上升沿/下降沿個數（觸發次數Count），以及對應的時刻值t₀，t₁……t₁₄。進一步地參考圖3，進行真實占空比計算。

1）如果記錄的觸發次數Count≥13，即表示PWM信號的周期個數正確，則進行步驟3）。

2）如果觸發次數Count＜13，退出判斷程序，響應正常點亮熄滅邏輯（按照常亮或常閉的方式進行迎送燈具控制）。

3）計算第1個PWM信號的真實正脈寬T₁，T₁=[（t₁₃-t₁₂）+（t₁₁-t₁₀）+（t₉-t₈）+（t₇-t₆）]/4（相當于取中間4個正脈寬求平均值）；計算PWM信號的周期T的真實時長，T=[（t₁₄-t₁₂）+（t₁₂-t₁₀）+（t₁₀-t₈）+（t₈-t₆）]/4（相當于取中間4個周期求平均值）。

4）判斷第1個PWM信號的周期T的真實時長是否大于1/158Hz且小于1/142Hz。符合，則進入步驟6）；否則退出判斷程序，響應正常點亮熄滅邏輯（按照常亮或常閉的方式進行迎送燈具控制）。

5）計算輸入的第1個PWM信號的真實占控比（T₁/T），并判斷是否符合PWM占空比判斷矩陣表，符合則進入步驟7）；否則退出判斷程序，響應正常點亮熄滅邏輯（即按照常亮或常閉的方式進行迎送燈具控制）。

6）調用對應占空比的動畫程序，激活目標迎送賓燈，以呈現出對應的目標動畫效果。

7）目標迎送賓燈進行閃爍顯示后，響應正常點亮熄滅邏輯（按照常亮或常閉的方式進行迎送燈具控制）。

3" 結論

為了解決PWM信號傳輸誤差導致的目標迎送賓燈控制不精確問題，本文提出一種基于PWM信號的汽車迎送賓燈控制方法，該方法主要包括：車身控制器在基于獲取到的車身信號確定目標燈后，先為目標燈進行供電，再向目標迎送燈發出具有特定數量的脈沖周期、特定頻率和占空比位于0～100%之間的第1個PWM信號，最后向目標迎送燈發出占空比為100%的第2個PWM信號；目標燈在上電后進行第1個PWM信號捕捉并確定第1個PWM信號的真實占空比；目標燈根據第1個PWM信號中的占空比和真實占空比，確定目標動畫效果；目標燈按照目標動畫效果進行閃爍點亮顯示；目標燈在完成閃爍點亮顯示后，基于第2個PWM信號停止閃爍點亮顯示，并按照預設標準中設立的觸發信號進行常亮點亮或熄滅。通過實際案例證明，該方法能有效改善因PWM信號傳輸誤差導致的迎送賓燈控制不精確問題。

參考文獻：

[1] 王靖，吳震，王超，等. 一種基于PWM信號的迎送賓燈控制方法、系統及汽車：中國，CN113068291B[P]. 2023-03-24.

[2] GB 4785—2019，汽車及掛車外部照明和光信號裝置的安裝規定[S].

（編輯" 凌" 波）

收稿日期：2023-07-24

作者簡介

王超，汽車燈具工程師，從事車燈行業10余年，參與研究的《基于聲光控集成的汽車燈具關鍵技術及應用》項目曾獲得中國汽車工程學會科技進步三等獎。