CN102101457A - 挂车车灯控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种挂车车灯控制系统，其提高了挂车系统的可靠性，并为车辆的维修和保养提供了极大的便利。本发明包括主控制模块和从控制模块，主控制模块与从控制模块通过电源线和通讯线连接，主控制模块包括单片机处理电路，单片机处理电路分别与开关信号检测电路、电源电路和通讯电路连接，从控制模块包括单片机处理电路，单片机处理电路分别与灯驱动电路和电源电路连接，电源电路与通讯电路连接，灯驱动电路与挂车车灯连接。

Description

挂车车灯控制系统

一、技术领域：

本发明涉及一种汽车控制系统，尤其是涉及一种挂车车灯控制系统。

二、背景技术：

随着汽车电子技术的发展，现代汽车中的电子控制方式越来越先进，并向着强动力性、高可靠性、安全性、绿色环保及舒适性方向发展。越来越多的电控单元被应用到车上。电控单元在汽车中的应用越来越多，各电子设备间的数据通信变得越来越多，同时这些分离模块的大量使用，在提高车辆舒适性的同时也带来了成本增加、故障率上 升、布线复杂等问题。以及人们越来越关注的安全和舒适的问题，都对汽车各个部件及它们之间的协调工作提出了更高的要求。通过总线技术进行的控制具有布线简单，结构清晰，不同控制模块间的独立性强，便于以后的系统检修及系统的升级扩展等优点。

如今，对于绝大多数各种中高档家用轿车车型来说，关于灯控部分使用的都是专门的控制电路，用智能功率芯片控制车灯。而对于几乎全部的挂车系统，其使用的还是传统的继电器加保险丝进行的灯光控制。这样做成本较低。但是，继电器体积重量大，且开关的频率低，触点容易抖动，这样会有严重的电磁干扰，影响车上其他电子设备的安全使用。另外，当车灯出现故障，比如短路，将会有大电流通过，烧掉保险丝。必须同时更换所有被烧掉的原件。而使用智能功率芯片则不存在这些问题。另外，采用传统的继电器加保险丝方式的控制方式，所有的灯线必须要从开关控制布到灯处，这样，当车灯一旦增加的很多时，布线将会复杂且检修维护相当麻烦。同时成本增加。采用总线方式后，车体部分需要布的仅是几根通讯线，所有的车灯均是就近控制。这样，极大缩减了布线复杂度及线束成本。且采用总线方式后还可以和车上其他电子部件通讯。方便可以控制机随时了解车灯状态。

三、发明内容：

本发明为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种挂车车灯控制系统，其提高了挂车系统的可靠性，并为车辆的维修和保养提供了极大的便利。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种挂车车灯控制系统，其特征在于：包括主控制模块和从控制模块，主控制模块与从控制模块通过电源线和通讯线连接，主控制模块包括单片机处理电路，单片机处理电路分别与开关信号检测电路、电源电路和通讯电路连接，从控制模块包括单片机处理电路，单片机处理电路分别与灯驱动电路和电源电路连接，电源电路与通讯电路连接，灯驱动电路与挂车车灯连接。

上述主控制模块中的单片机处理电路采用ATMEG88单片机。

上述从控制模块中的单片机处理电路采用ATMEG88单片机。

上述主控制模块中的单片机处理电路的程序流程为：

（1）IO口初始化；时钟初始化；应用帧初始化；总线初始化；LIN  初始化；

（2）是否有确定的开关输入？是则进入下一步，否则返回；

（3）更改帧缓冲器数据，返回步骤（2）。

上述主控制模块的通讯电路中的LIN初始化流程为：

（1）LIN硬件初始化；

（2）LIN波特率初始化；

（3）LIN状态初始化；

（4）定时器T1初始化：六位定时器溢出中断使能使用内部时钟源；设置定时器初值。

上述主控制模块的通讯电路中定时器中断服务程序流程为：

（1）开始；

（2）定时器初值重装；

（3）是否到25毫秒计数？是，进入下一步；否则进入步骤（5）；

（4）读开关输入字节；

（5）LIN调度管理；

（6）中断返回。

上述主控制模块的通讯电路中LIN调度管理的程序流程为：

（1）查询LIN当前状态是否忙，如果忙返回，否则判断当前LIN是否为任务完成状态；

（2）如果已经完成，查询是否是远程帧，如果是，则读入数据，否则返回；

（3）如果LIN还没有完成任务，查询是否可以发送，如果可以则发送，否则返回；如果不可以发送，但传输计数值已经为0，则发送，否则返回。

上述主控制模块的通讯电路中启动一个新应用帧的程序流程为：

（1）开始；

（2）初始化调度表指针；复位LIN状态；

（3）维护帧索引计数器；

（4）判断当前调度表索引信息帧是否为标准帧，是，进入下一步；否则判断是否为远程帧，是则装配远程帧，初始化帧计数器，执行远程帧发送，否则进入步骤（6）；

（5）装配标准帧，初始化传输计数器，执行发送标准帧；

（6）返回。

上述从控制模块中的单片机处理电路的程序流程为：

（1）开始；

（2）初始化应用帧；

（3）初始化调度表；

（4）初始化定时器时钟；

（5）初始化IO；

（6）初始化总线；

（7）初始化LIN控制器；

（8）初始化中断；

（9）接收开关数据处理。

上述从控制模块中灯驱动电路的程序流程为：

（1）开始；

（2）读取接收数据；

（3）判断黑线是否有电，有则左后位灯亮，没有则左后位灯关；判断黄线是否有电，有则左转灯亮，没有则左转灯关；判断红线是否有电，有则停车灯亮，没有则停车灯关；判断绿线是否有电，有则牌照灯亮，没有则牌照灯关；判断灰线是否有电，有则右后位灯亮，没有则右后位灯关；判断蓝线是否有电，有则刹车灯亮，没有则刹车灯关。

上述从控制模块的通讯电路中LIN调度管理的程序流程为：

（1）开始；

（2）判断对命令的执行情况，忙，则退出；不忙，则进入下一步；

（3）查询状态，看数据是否发送完成，是则复位LIN总线，否则进入下一步；

（4）判断控制器是否收到了对应的ID,是则对帧进行判别并进行处理，否则进入下一步；

（5）查询状态，看数据是否接收完成，是则拷贝数据，否则进入下一步；

（6）判断是否空闲，是则复位LIN总线。

与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：

1、在挂车尾灯控制上使用该系统能够节约线束成本，减少挂车布线复杂度，这样，一方面提高了挂车系统的可靠性，另一方面为车辆的维修和保养提供了极大的便利。另外，该系统较原来的控制方法，电磁干扰要小了很多，这样，为车辆其他系统的正常运行提供了可靠的环境，提高了整车的安全性。

2、由于LIN总线的使用，使得车灯控制系统可以方便的升级，另外在必要时可以和车辆其他电子系统进行通讯，更好的协调工作。在越来越重视整车通讯的今天，这点尤其重要。

四、附图说明：

图1 为本发明中主控制模块的电路原理图；

图2为本发明中从控制模块的电路原理图；

图3为主控制模块中的单片机处理电路的程序流程图；

图4为主控制模块的通讯电路中的LIN初始化流程图；

图5为主控制模块的通讯电路中定时器中断服务程序流程图；

图6为主控制模块的通讯电路中LIN调度管理的程序流程图；

图7为主控制模块的通讯电路中启动一个新应用帧的程序流程图；

图8为从控制模块中的单片机处理电路的程序流程图；

图9为从控制模块中灯驱动电路的程序流程图；

图10为定时器中断的程序流程图；

图11为从控制模块的通讯电路中LIN调度管理的程序流程图。

五、具体实施方式：

本发明挂车车灯控制系统是采用智能功率芯片驱动车灯，采用LIN总线进行组建通讯网络。LIN协议是一主多从结构，通信只能由主节点中的主任务发起，一个完整的LIN报文帧的传输是由主任务和从任务共同实现的，主任务发送“报头”，从任务发送或接收“响应”。为保证系统稳定性，LIN体系结构中包括主节点最多可以有16个节点，而本系统中只是用了两个节点，这也就是说，本系统将会有很大的可扩展性。主机任务位于主机节点内，负责报文的调度与报头的发送，从机任务位于从机节点与主机节点内内，负责发送、接收响应。而报头与响应共同组成了报文帧。信号”是“响应”的组成要素，信号的定义取决于系统的运行特点和控制对象的特性，在本车灯LIN网内，需要控制的车灯有停车灯、刹车灯、牌照灯/标志灯等，以布尔信号的形式进行控制，一个字节即可。另外多出来的字节可用于以后的扩展功能。

本系统中，有两块控制电路，分别是主控制模块和从控制模块，主控制模块与从控制模块通过电源线和通讯线连接。参见图1，主控制模块包括单片机处理电路，单片机处理电路分别与开关信号检测电路、电源电路和通讯电路连接，主控制模块中的单片机处理电路采用ATMEG88单片机。图1所示的开关信号检测电路中引出的24V传给后面从控制板的电源线。为防止电压过冲，加入了瞬态抑制二极管以保护电路。电源电路中，LM317电压调节器产生12V电压，供给LIN控制器TJA1020以及低压差稳压器SPX1117使用，低压差稳压器SPX1117产生5V电压供给单片机。通讯电路中，LIN协议控制器采用PHILIPS的TJA1020，使用MCU的UART进行LIN通讯的收发。单片机处理电路中，单片机采用ATMEG88-16单片机，晶振为8MHz。参见图2，从控制模块包括单片机处理电路，单片机处理电路分别与灯驱动电路和电源电路连接，电源电路与通讯电路连接，灯驱动电路与挂车车灯连接，从控制模块中的单片机处理电路采用ATMEG88单片机。图2所示的通讯电路中，由主控制板的LIN线连接于此，同样，从控制板的LIN协议控制器仍然使用的是TJA1020。电源电路中，LM317产生12V电压，供给TJA1020以及SPX1117使用。SPX1117产生5V电压供给单片机。单片机处理电路中，芯片为ATMEG88，晶振仍然采用的是8M的。灯驱动电路中，驱动芯片采用的是infineon的BTS724G，其负载能力强，单路可以正常提供3.3A的电流，足够挂车尾灯使用。且具有短路保护及开短路检测功能。

参见图3，在主流程里主要实现各种初始化的工作。在初始化完成之后检查是否有开关信号，如果有则更改LIN通讯帧缓冲区，准备发送，如果没有则循环检查。程序流程为：

（1）IO口初始化；时钟初始化；应用帧初始化；总线初始化；LIN  初始化；

（2）是否有确定的开关输入？是则进入下一步，否则返回；

（3）更改帧缓冲器数据，返回步骤（2）。

参见图4，这是作为一个LIN节点，在开始时需要对LIN通讯进行的初始化如将通讯线置高，波特率初始化为19200bps，并打开定时器，程序流程为：

（1）LIN硬件初始化；

（2）LIN波特率初始化；

（3）LIN状态初始化；

（4）定时器T1初始化：六位定时器溢出中断使能使用内部时钟源；设置定时器初值。

参见图5，在定时器流程里调用LIN调度管理模块，进行LIN相关的通讯25ms重新读取开关状态，定时时间是52us，程序流程为：

（1）开始；

（2）定时器初值重装；

（3）是否到25毫秒计数？是，进入下一步；否则进入步骤（5）；

（4）读开关输入字节；

（5）LIN调度管理；

（6）中断返回。

参见图6，程序流程为：

（1）查询LIN当前状态是否忙，如果忙返回，否则判断当前LIN是否为任务完成状态；

（2）如果已经完成，查询是否是远程帧，如果是，则读入数据，否则返回；

（3）如果LIN还没有完成任务，查询是否可以发送，如果可以则发送，否则返回；如果不可以发送，但传输计数值（帧间隔时间）已经为0（减计数），则发送，否则返回。

参见图7，在本流程里进行帧调度表的维护、数据包的装订以及发送。首先初始化调度表指针，复位LIN状态，维护帧索引计数器。根据调度表判断是否为远程帧以及标准帧，然后相应的进行装订发送。具体程序流程为：

（1）开始；

（2）初始化调度表指针；复位LIN状态；

（3）维护帧索引计数器；

（4）判断当前调度表索引信息帧是否为标准帧，是，进入下一步；否则判断是否为远程帧，是则装配远程帧，初始化帧计数器，执行远程帧发送，否则进入步骤（6）；

（5）装配标准帧，初始化传输计数器，执行发送标准帧；

（6）返回。

参见图8，在程序中，依次初始化MCU的IO口，LIN调度表、定时器、LIN总线状态、LIN控制器以及中断。具体程序流程为：

（1）开始；

（2）初始化应用帧；

（3）初始化调度表；

（4）初始化定时器时钟；

（5）初始化IO；

（6）初始化总线；

（7）初始化LIN控制器；

（8）初始化中断；

（9）接收开关数据处理。

参见图9，在本模块中，程序根据读取到的数据，相应控制灯的亮灭状态。具体程序流程为：

（1）开始；

（2）读取接收数据；

（3）判断黑线是否有电，有则左后位灯亮，没有则左后位灯关；判断黄线是否有电，有则左转灯亮，没有则左转灯关；判断红线是否有电，有则停车灯亮，没有则停车灯关；判断绿线是否有电，有则牌照灯亮，没有则牌照灯关；判断灰线是否有电，有则右后位灯亮，没有则右后位灯关；判断蓝线是否有电，有则刹车灯亮，没有则刹车灯关。

参见图10，在从控制器的中断服务程序里主要完成的就是定时值的重新装载以及调用LIN调度管理程序,定时时间是52us。

参见图11，此流程为从控制器的LIN调度流程，调用时，首先要查询当前LIN总线的工作状态，忙则退出，不忙则做进一步的判断，分为：数据是否接收完成、是否收到对应ID号、是否是数据发送完成、是否空闲以及收到错误的指令共这五种情况，判断完毕后进行相关处理。具体程序流程为：

（1）开始；

（2）判断对命令的执行情况，忙，则退出；不忙，则进入下一步；

（3）查询状态，看数据是否发送完成，是则复位LIN总线，否则进入下一步；

（4）判断控制器是否收到了对应的ID,是则对帧进行判别并进行处理，否则进入下一步；

（5）查询状态，看数据是否接收完成，是则拷贝数据，否则进入下一步；

（6）判断是否空闲，是则复位LIN总线。

系统的兼容：

1、与ABS的兼容：

当车上装配有ABS时，本系统可通过7638或1185接口正常供给ABS系统24V电源，并且提供地线，并通过识别1185接口上的信息控制车灯的亮灭。这样，可使两套系统同时工作而不会产生影响。可显著的节约线束。

当车上没有装配ABS时，本系统通过1185或7638取电，并供给系统使用。但这样成本降低的不是明显。但其优势依然存在，就是需要加装其他电器时如ABS可直接就近取电，而不必重新增加、布置线束。

2、与其他产品的兼容：

本控制管理系统，可以提供24V电源，可供其他车上小功率用电器就近取电，而不用再重新布置线束。

由于采用车用局域网通讯，在需要时，只要各个用电器提供相应接口，可实现全车通讯。更可贵的是，实现这种通讯同样不需要再增加线束。

如果需要，可以通过主控制器，驱动液晶屏，给出系统所控制的各个部分的运行情况（是否正常工作，已经短路还是断路等）。

本发明凡具有明显特征功能和作用的装置、机构、部件或技术，在不影响系统正常运行与效果的前提下，既可以增添或减少，也可以互为替用和相互组合，不受上述实施例缺述、附图缺画或所示的具体形状结构的限制。本发明的保护不受上述实施例的限制，凡在本发明基础上所做的任何技术改进方案，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种挂车车灯控制系统，其特征在于：包括主控制模块和从控制模块，主控制模块与从控制模块通过电源线和通讯线连接，主控制模块包括单片机处理电路，单片机处理电路分别与开关信号检测电路、电源电路和通讯电路连接，从控制模块包括单片机处理电路，单片机处理电路分别与灯驱动电路和电源电路连接，电源电路与通讯电路连接，灯驱动电路与挂车车灯连接。

2.根据权利要求1所述的挂车车灯控制系统，其特征在于：主控制模块中的单片机处理电路采用ATMEG88单片机，从控制模块中的单片机处理电路采用ATMEG88单片机。

3.根据权利要求1所述的挂车车灯控制系统的实现方法，其特征在于：主控制模块中的单片机处理电路的程序流程为：

（1）IO口初始化；时钟初始化；应用帧初始化；总线初始化；LIN 初始化；

（2）是否有确定的开关输入？是则进入下一步，否则返回；

（3）更改帧缓冲器数据，返回步骤（2）。

4.根据权利要求1所述的挂车车灯控制系统的实现方法，其特征在于：主控制模块的通讯电路中的LIN初始化流程为：

（1）LIN硬件初始化；

（2）LIN波特率初始化；

（3）LIN状态初始化；

（4）定时器T1初始化：六位定时器溢出中断使能使用内部时钟源；设置定时器初值。

5.根据权利要求1所述的挂车车灯控制系统的实现方法，其特征在于：主控制模块的通讯电路中定时器中断服务程序流程为：

（1）开始；

（2）定时器初值重装；

（3）是否到25毫秒计数？是，进入下一步；否则进入步骤（5）；

（4）读开关输入字节；

（5）LIN调度管理；

（6）中断返回。

6.根据权利要求1所述的挂车车灯控制系统的实现方法，其特征在于：主控制模块的通讯电路中LIN调度管理的程序流程为：

（1）查询LIN当前状态是否忙，如果忙返回，否则判断当前LIN是否为任务完成状态；

（2）如果已经完成，查询是否是远程帧，如果是，则读入数据，否则返回；

（3）如果LIN还没有完成任务，查询是否可以发送，如果可以则发送，否则返回；如果不可以发送，但传输计数值已经为0，则发送，否则返回。

7.根据权利要求1所述的挂车车灯控制系统的实现方法，其特征在于：主控制模块的通讯电路中启动一个新应用帧的程序流程为：

（1）开始；

（2）初始化调度表指针；复位LIN状态；

（3）维护帧索引计数器；

（4）判断当前调度表索引信息帧是否为标准帧，是，进入下一步；否则判断是否为远程帧，是则装配远程帧，初始化帧计数器，执行远程帧发送，否则进入步骤（6）；

（5）装配标准帧，初始化传输计数器，执行发送标准帧；

（6）返回。

8.根据权利要求1所述的挂车车灯控制系统的实现方法，其特征在于：从控制模块中的单片机处理电路的程序流程为：

（1）开始；

（2）初始化应用帧；

（3）初始化调度表；

（4）初始化定时器时钟；

（5）初始化IO；

（6）初始化总线；

（7）初始化LIN控制器；

（8）初始化中断；

（9）接收开关数据处理。

9.根据权利要求1所述的挂车车灯控制系统的实现方法，其特征在于：从控制模块中灯驱动电路的程序流程为：

（1）开始；

（2）读取接收数据；

（3）判断黑线是否有电，有则左后位灯亮，没有则左后位灯关；判断黄线是否有电，有则左转灯亮，没有则左转灯关；判断红线是否有电，有则停车灯亮，没有则停车灯关；判断绿线是否有电，有则牌照灯亮，没有则牌照灯关；判断灰线是否有电，有则右后位灯亮，没有则右后位灯关；判断蓝线是否有电，有则刹车灯亮，没有则刹车灯关。

10.根据权利要求1所述的挂车车灯控制系统的实现方法，其特征在于：从控制模块的通讯电路中LIN调度管理的程序流程为：

（1）开始；

（2）判断对命令的执行情况，忙，则退出；不忙，则进入下一步；

（3）查询状态，看数据是否发送完成，是则复位LIN总线，否则进入下一步；

（4）判断控制器是否收到了对应的ID,是则对帧进行判别并进行处理，否则进入下一步；

（5）查询状态，看数据是否接收完成，是则拷贝数据，否则进入下一步；

（6）判断是否空闲，是则复位LIN总线。

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