CN201117091Y - 基于can总线的汽车车灯状态反馈装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及了一种基于CAN总线的汽车车灯状态反馈装置，CAN是ControllerArea Network的缩写，中文之意是控制器局域网，本装置由开关检测模块、功率驱动与状态反馈模块、仪表显示模块组成，此三个模块均设有CAN接口，它们通过CAN总线相互连接。本装置的优点是：(1)方便驾驶员实时了解汽车车灯的工作状态。(2)能够实现汽车车灯的在线故障检测，并显示故障原因。在车灯出现故障时，本装置能够根据故障的特点，生成特定的CAN报文。在检测到这组特定的CAN报文后，本装置便解析故障信息位，驱动显示单元将故障原因显示出来。这种故障显示功能提高了***的智能性，增强了对汽车车灯的检修能力。

Description

基于CAN总线的汽车车灯状态反馈装置

技术领域

本实用新型涉及汽车电子领域，尤其是涉及一种基于CAN总线的汽车车灯状态反馈装置，CAN是Controller Area Network的缩写，中文之意是控制器局域网。

背景技术

电子技术的迅速发展及其在汽车上的广泛应用使得汽车的电子化程度越来越高，特别是以微控制器为核心的ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)进入汽车领域后，给汽车带来了划时代的变化。

目前，国外许多整车制造厂和汽车电器制造厂在整车管理***中采用了网络技术，如CAN、LIN以及FlexRay等。其中，CAN的使用较为广泛。CAN总线是德国BOSCH公司于20世纪80年代初提出的，它将汽车上各种信号的接线只用两根电缆代替，汽车上的各种电器、电子装置通过CAN控制模块悬挂于这两根电缆之上，它们之间利用电缆进行数据通讯和数据共享，从而大大减少了汽车上的线束。

现代汽车车灯在汽车中起着照明、信号指示和美观的作用。由于汽车车灯传统上采用点对点的连接和控制方式，每个车灯都需要一根或两根导线与控制开关连接。这种控制方式所检测和指示的仅是开关的断开/闭合信息，并非车灯的实际工作状态，从而造成驾驶员的误判，给汽车行驶带来安全隐患。采用车载网络技术对车灯进行网络化控制，可以实现信息集成，并反馈车灯的实际工作状态，有效地提高行车安全性。

中国专利“车用全自动灯光控制报警装置”(公开号CN2492428)公开了一种适用集成电路组成的灯光控制电路，报警处理电路和全自动控制电路，实现车辆夜间会车时的自动变光。中国专利“汽车车灯故障报警器”(公开号CN2557371)公开了一种能实时地对汽车信号灯、照明灯进行检测；并对有故障的车灯用闪光及语音进行报警的汽车车灯故障报警器。中国专利“汽车信号灯自动检测报警仪”(公开号CN1968561)公开了一种能够识别信号灯的闭灯正常、开灯正常、故障状态三种状态并进行声光显示的汽车信号灯自动检测报警仪，包括开关控制电路、熔丝识别电路、信号灯识别电路、无触点开灯信号电路、报警电路、闭灯状态显示电路、故障状态显示电路、开灯状态显示电路。以上文件的不足之处是不能真正显示汽车车灯的工作状态，没有提供汽车车灯总线化控制的技术方案，不符合现代汽车电子发展趋势的要求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种新型的基于CAN总线的汽车车灯状态反馈装置，该装置能真实显示汽车车灯的工作状态，为提高行车安全性提供有力保证。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：由开关检测模块、功率驱动与状态反馈模块、仪表显示模块组成，此三个模块均设有CAN接口，它们通过CAN总线相互连接。

本实用新型与现有技术相比，具有以下的主要优点：

(1)方便驾驶员实时了解汽车车灯的工作状态。

(2)能够实现汽车车灯的在线故障检测，并显示故障原因。

在车灯出现故障时，本装置能够根据故障的特点，生成特定的CAN报文。在检测到这组特定的CAN报文后，本装置便解析故障信息位，驱动显示单元将故障原因显示出来。这种故障显示功能提高了***的智能性，增强了对汽车车灯的检修能力。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2为开关检测模块结构图。

图3为功率驱动与状态反馈模块结构图。

图4为仪表显示模块结构图。

图5为图2中开关检测的电路原理图。

图6为图3中功率驱动与状态反馈电路原理图。

具体实施方式

本实用新型是一个以Freescale汽车级微控制器为核心的汽车车灯状态反馈装置。该装置旨在基于CAN总线，通过所包括的开关检测模块、功率驱动与状态反馈模块、仪表显示模块三个模块，实现汽车车灯工作状态的实时反馈。其中：开关检测模块周期性采集开关的状态信息后，经CAN总线传给功率驱动与状态反馈模块和仪表显示模块，功率驱动与状态反馈模块解析传送过来的CAN报文后驱动汽车车灯，开实时向仪表显示模块反馈车灯的工作状态，仪表显示模块解析后及时将车灯状态显示出来。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明，但不限定本实用新型。

本实用新型提供的基于CAN总线的汽车车灯状态反馈装置如图1所示：由开关检测模块、功率驱动与状态反馈模块、仪表显示模块组成，此三个模块均设有CAN接口，它们通过CAN总线线路相互连接。

开关检测模块如图2所示：包括微控制器UA1、CAN通信单元、开关检测电路和支持电路。其中，CAN通信单元由1个CAN收发器UA2，1个隔离电源模块UA3和2个光电耦合器UA4、UA5组成。开关检测电路由开关检测芯片UA8、UA9和若干去抖电容组成。支持电路包括复位电路和电源电路，复位电路由1个复位芯片UA6和1个复位开关组成；电源电路主要采用电源模块UA7。上述部件中，UA2可采用TJA1050，UA3可采用B0505-1W，光电耦合器UA4、UA5可采用6N137，UA6可采用MAX705，UA7可采用YND5，UA8、UA9可采用MC33993；这些部件也可以依据实际需要选用其它产品。

上述开关检测模块中各部件的连接关系是：CAN收发器UA2经光电耦合器UA4、UA5与微控制器UA1的CAN接口相连，隔离电源模块UA3将电源模块UA7输出的+5V稳压源隔离，输出+5V稳压隔离电源，用于CAN通信。开关检测芯片UA8、UA9通过SPI(SerialPeripheral Interface，串行***接口)与微控制器UA1通信，提取开关量。复位芯片UA6的输出端接微控制器UA1的复位端，并为整个开关检测模块提供硬件复位功能。电源模块UA7将汽车电源转换为+5V稳压电源，为开关检测模块供电。

上述开关检测芯片UA8、UA9是开关检测模块的核心器件。见图5，微控制器UA1通过SPI接口，周期性地读取开关检测芯片的状态寄存器，采集状态寄存器捕获的开关状态量。然后由微控制器根据SAE J1939协议制成CAN报文(灯光控制命令)，发送到CAN总线上去。当功率驱动与状态反馈模块接收到这组CAN报文(灯光控制命令)时，由该模块的微控制器UB1根据SAE J1939协议解析各个汽车车灯所对应的控制位，然后驱动相应的功率驱动芯片。同时，由微控制器UB1将车灯的工作状态提取上来，制成CAN报文(灯光状态反馈信息)，发送到CAN总线上去。当仪表显示模块接收到这组CAN报文(灯光状态反馈信息)时，由该模块的微控制器UC1根据SAE J1939协议解析各个汽车车灯所对应的状态反馈信息位，然后驱动LCD模块将其显示出来。

功率驱动与状态反馈模块如图3所示：包括微控制器UB1、CAN通信单元和支持电路、功率驱动与状态反馈电路。其中，CAN通信单元由1个CAN收发器UB2，1个隔离电源模块UB3和2个光电耦合器UB4、UB5组成。功率驱动与状态反馈电路主要采用功率驱动芯片UB8、UB9。支持电路包括复位电路和电源电路，复位电路由1个复位芯片UB6和1个复位开关组成；电源电路主要采用电源模块UB7。上述部件中，UB2可采用TJA1050，UB3可采用B0505-1W，UB4、UB5可采用6N137，UB6可采用MAX705，UB7可采用YND5，UB8、UB9可采用MC33288；这些部件也可以依据实际需要选用其它产品。

上述功率驱动与状态反馈模块中各部件的连接关系是：CAN收发器UB2经光电耦合器UB4、UB5与微控制器UB1的CAN接口相连，隔离电源模块UB3将电源模块UB7输出的+5V稳压源隔离，作为+5V稳压隔离电源，用于CAN通信。功率驱动芯片UB8、UB9与微控制器UB1的并行I/O口相连，驱动汽车车灯，并实时反馈车灯的工作状态。复位芯片UB6的输出端接UB1的复位端，并为功率驱动与状态反馈模块提供硬件复位功能。电源模块UB7将汽车电源转换为+5V稳压电源，为功率驱动与状态反馈模块供电。

在功率驱动与状态反馈模块中，主要利用功率驱动芯片UB8和UB9完成对汽车车灯的驱动。见图6，在功率驱动芯片的引脚中，IN1和IN2为控制口，OUT1和OUT2为功率输出口，STATUS和Cur R为状态反馈口。本模块中的微控制器UB1根据接收过米的CAN报文，按照SAE J1939进行解析，然后将控制命令输送给UB8或UB9的IN1和IN2引脚。功率驱动芯片再判断IN1和IN2的电平，对应输出到OUT1和OUT2上。同时，STAUTS为逻辑状态输出口，可以反馈功率驱动芯片的工作模式。如果为非正常模式，则可以根据Cur R的状态来判断具体的非正常模式。当微控制器UB1捕获STATUS和Cur R的状态后，将其根据SAE J1939协议制成CAN报文(灯光状态反馈信息)，发送到CAN总线上去。

仪表显示模块如图4所示：包括微控制器UC1、CAN通信单元、LCD电路和支持电路，其中，CAN通信单元由1个CAN收发器UC2，1个隔离电源模块UC3和2个光电耦合器UC4、UC5组成。LCD电路主要采用LCD模块。支持电路包括复位电路和电源电路，复位电路由1个复位芯片UC6和1个复位开关组成；电源电路主要采用电源模块UC7。上述部件中，UC2可采用TJA1050，UC3可采用B0505-1W，UC4、UC5可采用6N137，UC6可采用MAX705，UC7可采用YND5；这些部件也可以依据实际需要选用其它产品。

上述仪表显示模块中各部件的连接关系是：CAN收发器UC2经光电耦合器UC4、UC5与微控制器UC1的CAN通信口相连，隔离电源模块UC3将电源模块UC7输出的+5V稳压源隔离，输出+5V稳压隔离电源，用于CAN通信。LCD模块与微控制器UC1的LCD驱动端口相连。复位芯片UC6的输出端接微控制器UC1的复位端，并为整个仪表显示模块提供硬件复位功能。电源模块UC7将汽车电源转换为+5V稳压电源，为仪表显示模块供电。

上述的微控制器UA1、UB1、UC1均采用8位或8位以上的单片机，例如UA1、UB1可采用Freescale MC9S12XDP512，UC1可采用Freescale MC9S12XHZ512。

本实用新型几个主要工作过程如下：

CAN初始化：本装置所使用的微控制器集成有CAN控制器，可支持11位标准帧和29位扩展帧。它主要有两种模式——工作模式和复位模式，可通过设置其内部模式寄存器选择。在对CAN控制器进行初始化之前，必须让其进入复位模式。在确认进入复位模式后，首先使用CAN控制器，让其可以工作，然后设置CAN总线通信波特率(BTR0/BTR1)。其次，还应该根据需要设置验收滤波寄存器，这样可以是CAN控制器滤除不应该接收的CAN报文。最后，发送退出复位模式的请求，在进入工作模式后，确认本CAN控制器是否与总线同步。

发送报文：本过程使用查询方式发送报文。需要发送报文时，调用发送报文函数。在函数中，先确认CAN控制器与总线同步，然后寻找“空”的发送缓冲区，一旦有发送缓冲区为空，则将CAN报文写人相应的发送寄存器中。写入后，启动发送过程。

接收报文：本过程使用查询方式接收报文。在主函数的循环中，不断查询CAN报文接收缓冲区，一旦有接收缓冲区中有报文存在，则从相应的报文接收寄存器中读取CAN报文。读取完后，再释放相应的接收缓冲区。

开关检测：在完成对开关检测芯片的初始化之后，定时周期性采集开关量。当定时时间到达时，读取开关检测芯片的状态寄存器，然后判断读取是否完毕，如果完毕则进入下一个周期，否则继续读取状态寄存器。

功率驱动与状态反馈：微控制器根据接收过来的CAN报文(灯光控制命令)，按照SAE J1939进行解析，然后输出功率给车灯。同时，逻辑状态输出引脚STAUTS反馈功率驱动芯片的工作模式。如果为非正常模式，则可以根据Cur R的状态来判断具体的非正常模式。当微控制器捕获STATUS和Cur R的状态后，将其根据SAE J1939协议制成CAN报文(灯光状态反馈信息)，发送到CAN总线上去。

仪表显示：仪表显示模块首先解析开关检测模块发送过来的CAN报文，判断某汽车车灯对应的开关量是否有效，如果有效，再解析功率驱动与状态反馈模块发送过来的CAN报文，如果该汽车车灯对应的反馈量也有效，则显示“正常”，否则根据反馈的Cur R值显示“某车灯短路”或“某车灯断路”。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种基于CAN总线的汽车车灯状态反馈装置，CAN是Controller Area Network的缩写，中文之意是控制器局域网，其特征是所述装置由开关检测模块、功率驱动与状态反馈模块、仪表显示模块组成，此三个模块均设有CAN接口，它们通过CAN总线相互连接。

2.如权利要求1所述的汽车车灯状态反馈装置，其特征在于所述的开关检测模块包括微控制器UA1、开关检测电路、CAN通信单元和支持电路，其中：CAN通信单元由1个CAN收发器UA2，1个隔离电源模块UA3和2个光电耦合器UA4、UA5组成，UA2经UA4、UA5与UA1的CAN接口相连，UA3将支持电路中的电源模块UA7输出的稳压电源隔离，作为CAN通信的稳压隔离电源；开关检测电路由开关检测芯片UA8、UA9和若干去抖电容组成，UA8、UA9通过串行***接口SPI与微控制器UA1通信，提取开关量。

3.如权利要求1所述的汽车车灯状态反馈装置，其特征在于所述的功率驱动与状态反馈模块包括微控制器UB1、功率驱动与状态反馈电路、CAN通信单元和支持电路，其中：功率驱动与状态反馈电路主要采用功率驱动芯片UB8、UB9，所述芯片与UB1的并行I/O口相连；CAN通信单元由1个CAN收发器UB2、1个隔离电源模块UB3和2个光电耦合器UB4、UB5组成，UB2经UB4、UB5与UB1的CAN接口相连，UB3将支持电路中的电源模块UB7输出的稳压电源隔离，作为CAN通信的稳压隔离电源。

4.如权利要求1所述的汽车车灯状态反馈装置，其特征在于：所述的仪表显示模块包括微控制器UC1、CAN通信单元、LCD电路和支持电路，其中：CAN通信单元由1个CAN收发器UC2、1个隔离电源模块UC3和2个光电耦合器UC4、UC5组成，UC2经UC4、UC5与微控制器UC1的CAN接口相连，UC3将支持电路中的电源模块UC7输出的稳压电源隔离，作为CAN通信的稳压隔离电源；LCD电路主要采用LCD模块，与微控制器UC1的LCD驱动端口相连。

5.如权利要求1、2、3或4所述的汽车车灯状态反馈装置，其特征在于：所述的支持电路，还包括一个由复位芯片和复位开关组成的复位电路，以及一个以电源模块核心的电源电路。

6.如权利要求1、2、3或4所述的汽车车灯状态反馈装置，其特征在于：微控制器UA1、UB1、UC1均采用8位或8位以上的单片机。

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