CN104919819B - 从卫星机到主机的诊断信息通信 - Google Patents

Abstract

一种车辆声音系统，包括具有低音炮(22)的低音炮系统(20)、用于驱动低音炮(22)的卫星放大器(24)、用于接收音频信号的主机放大器(16)、用于向主机放大器(16)提供待被用来实现期望的音频环境的信息的噪声管理处理单元(29)、用于向噪声管理处理单元(29)提供关于周边音频环境的信息的传感器(30、32)、用于将控制信号从主机放大器(16)传输至卫星放大器(24)的控制线(26)、以及用于将音频信号从主机放大器(16)传输至卫星放大器(24)的信号线(28)。卫星控制器(25)被配置为致使诊断信号位于控制线(26)上，该诊断信号指示低音炮系统(20)的操作状况。

Description

从卫星机到主机的诊断信息通信

技术领域

本公开涉及车辆声音系统，并且特别涉及在这样的车辆声音系统中的放大器之间的通信。

背景技术

现代的车辆声音系统包括设置于车辆内的关键位置的扬声器。接收来自诸如CD播放器、无线电或其它音频源之类的头部单元的音频信号的主机放大器驱动这些扬声器。

许多车辆声音系统还特定地包括低音炮(subwoofer)以提供低音。该低音炮比其它扬声器抽拉显著更多的功率。其结果是，在许多车辆声音系统中，低音炮具有其自己的单独的放大器，通常被称为“卫星放大器”。

车辆声音系统的部件通常包括诊断子系统。这些诊断子系统使得部件能够将其操作状况与另一部件通信。这允许其它部件相应地补偿或调节其自己的操作。在通常的应用中，卫星放大器将其操作状况与驱动其的主机放大器通信。

虽然对于放大器而言接收来自其驱动的那些扬声器的诊断信息是直接的，接收来自不是其直接驱动的那些扬声器的诊断信息要困难得多。尤其是，在多放大器声音系统中，从卫星放大器到主机放大器通信诊断信息可造成困难。

发明内容

本发明基于使用已经由主机放大器使用的现有电缆而从卫星放大器将诊断信息通信到主机放大器以控制卫星放大器的接通/关断状态的可能性的辨识。这避免了提供专用于诊断信息的附加通信系统的需要。

在一个方面，本发明具有用于控制周边音频环境的装置的特征。这样的装置包括车辆声音系统，该车辆声音系统包括具有低音炮的低音炮系统、用于驱动低音炮的卫星放大器、用于接收音频信号的主机放大器、用于向主机放大器提供待被用于实现期望的音频环境的信息的噪声管理处理单元、用于向噪声管理处理单元提供关于周边音频环境的信息的传感器、介于卫星放大器与主机放大器之间以用于将控制信号传输至卫星放大器的控制线、以及介于卫星放大器与主机放大器之间以用于将音频信号传输至卫星放大器的信号线，该卫星控制器被配置为导致诊断信号位于控制线上，该诊断信号指示低音炮系统的操作状况。

一些实施例还包括附加的扬声器，其被连接以由主机放大器驱动。

各个实施例在诊断信号方面不同。在一些实施例中，卫星控制器被配置为生成脉冲宽度调制信号作为诊断信号，而在其它实施例中，卫星及控制器被配置为生成脉冲编码调制信号作为诊断信号。在另外的实施例中，卫星控制器被配置为生成具有指示低音炮系统的特定操作状况的占空比的诊断信号。在其它实施例中，诊断信号指示从低音炮系统的多个操作状况中选择的操作状况。

一些实施例还包括诊断电路，以用于确定低音炮系统的操作状况。在这些中的那些包括用于存储指示操作状况的信息的寄存器。

在其它实施例中，卫星控制器被配置为仅在所选择的诊断区间散布在监听区间之间的期间在控制线上外加诊断信号。在那些诊断信号具有占空比的情况下，监听区间可以包括诊断信号并不有效的时间。因而，占空比越低，监听区间就变得越长。

信号可以以各种方式被创建。一种方式是在所述控制线与DC总线之间提供上拉晶体管，并且提供卫星控制器，使其输出被连接至上拉晶体管的栅极。另一种方式提供被连接至控制线的晶体管，并且具有卫星控制器，使其输出被连接至晶体管的栅极。

其它实施例包括用于支撑车辆声音系统并向车辆声音系统提供功率的机动车辆。机动车辆的示例包括客车、卡车等。

在另一个方面，本发明具有在车辆声音系统中的主机放大器与卫星放大器之间通信的方法的特征。这样的方法包括：在卫星放大器处，经由通信链路接收来自主机放大器的控制指令，从低音炮系统接收指示低音炮系统的操作状况的诊断信息，基于该信息生成指示操作状况的诊断信号，以及将该诊断信号在通信链路上传输至主机放大器。

在本发明的一些实践中，生成诊断信号包括生成以取决于指示操作状况的信息的方式被调制的信号。在其它实施例中，生成诊断信号包括生成具有指示操作状况的占空比的脉冲宽度调制信号。

本发明的其它实践包括确定通信链路是诊断区间和监听器区间之一。

另外的实践是那些其中传输诊断信号包括响应于检测到诊断区间的开始而开始传输所述诊断信号。

附加的实践包括在主机放大器处至少部分地基于从卫星放大器接收的诊断信号而执行噪声降低算法。

在另外的方面，本发明具有用于在车辆以内生成声场的装置的特征。这样的装置包括卫星放大器、主机放大器、在卫星放大器与主机放大器之间的用于从卫星放大器将控制指令传输至主机放大器的通信链路、以及用于在通信链路上传输指示由卫星放大器驱动的低音炮系统的操作状况的诊断信息的器件。

在一些实施例中，用于传输的器件包括用于生成具有指示低音炮系统的操作状况的占空比的调制信号的器件。

其它实施例还包括用于导致诊断信号仅在诊断区间期间被传输的器件。

从以下的具体实施方式和附图中，本发明的这些和其它特征将变得显而易见，其中：

附图说明

图1示出了具有在其中安装有车辆声音系统的车辆；

图2示出了在图1中描绘的车辆声音系统的附加细节；

图3示出了用于在图1和图2中描绘的车辆声音系统的时序示图；以及

图4示出了在图1和图2中描绘的车辆声音系统的特定实施方式。

具体实施方式

图1描绘了车辆10，其具有安装在其中的车辆声音系统12。声音系统12包括头部单元14，其与主机放大器16通信。主机放大器16接收来自头部单元14的音频信号，将其放大，并且向多个扬声器18a-18d中的每一个扬声器提供产生的经放大的音频信号。

主机放大器16还向低音炮系统20提供音频信号。低音炮系统20包括需要大量功率而驱动的低音炮22。其结果是，低音炮系统20包括单独的卫星放大器24以驱动低音炮22。

参照图2，主机放大器16经由控制线26和音频线28连接至卫星放大器24。致使卫星控制器打开或关闭的控制信号经由控制线26行进至卫星放大器24以内的卫星控制器25，并且音频信号经由音频线28行进至卫星放大器24。

主机放大器16还包括噪声管理处理单元29，其接收指示车辆10以内的周边声环境的信息。该信息包括直接信息和间接信息，直接信息诸如为从有策略地置于车辆10以内的麦克风30获得的信息，间接信息诸如为例如由发动机速度指示器32提供的信息。使用该信息，噪声管理处理单元29实施噪声管理算法，其输出提供了主机放大器16用于控制扬声器18a-18d中的每个扬声器以及低音炮22的输出的基础，从而实现期望的音频环境。产生的系统因而是闭环反馈系统，其功能是通过控制多个扬声器18a-18d和低音炮22的输出而维持特定的音频环境。

在一些情况下，因为故障，低音炮22即使被卫星放大器24驱动也可能不发声。这可能对反馈控制系统造成了困难。例如，主机放大器16可以基于其对车辆音频环境的测量而确定需要更多低频内容。在该情况下，主机放大器16或者噪声管理单元29可以命令卫星控制器25增大低音炮22的音量。由于低音炮22故障，主机放大器16将检测不到音频环境的变化。未实现此的主机放大器16将假定低音炮22未被足够响地驱动。随后将命令卫星放大器24提供更多功率。这些利用不断增大的功率需求使得损坏的低音炮发声的连续的尝试将趋于使得闭环控制系统不稳定。这可能损坏卫星放大器25。此外，在周边声环境中产生的干扰可能惊吓到驾驶者从而导致事故。

为了避免该困难，车辆声音系统12包括用于将涉及低音炮系统20的操作状况的诊断信息与主机放大器16通信的机构。

低音炮22包括周期性地测量低音炮的各种电气特性的诊断子系统34。基于那些特性，诊断子系统34识别低音炮22的操作状况并且在状况寄存器36中提供涉及低音炮22的操作状况的信息。低音炮22可以处于若干操作状况中的任意一种，每种操作状况具有在状况寄存器36中的对应的条目。这些操作状况的范围从普通操作状况到与不同类型的故障相关联的状况。

合适地编程的卫星控制器25从状况寄存器36经由I²C(内部集成电路)链路检索信息。然而，可以使用任何其它物理通信方法。例如，来自状况寄存器36的信息还可以经由SPI被检索。

卫星控制器25随后查找与该操作状况对应的占空比。该占空比随后被用来生成对应的调制的诊断信号以用于通信返回主机放大器16。该诊断信号被置于相同的控制线26上，控制线26被用来将打开/关闭指令从主机放大器16通信到卫星控制器25。

为了避免在诊断信号与任何控制信号之间的冲突，卫星控制器25被编程为仅在周期性发生的监听区间38A-38C期间检查控制信号，如图3所示。在一些情况下，这些监听区间的时间范围取决于占空比，而较高的占空比导致较短的监听区间。在其它情况下，监听区间的时间范围是固定的值。在这些监听区间38A-38C之间的是诊断区间40A-40C，在这些诊断区间期间卫星控制器25使用控制线26将诊断信息通信返回主机放大器16。

如图3中所示，在第一诊断区间40A期间，低音炮22处于与在第三诊断区间40C不同的操作状况。从与诊断信号的对应的第一和第三部分42A、42C相关联的不同的占空比来看这是显而易见的。

作为前述过程的结果，通常专用于向卫星控制器25提供控制信号的控制线26已经被改变用途为也提供诊断信息返回主机放大器16。这排除了提供专用于从低音炮系统20提供诊断信息返回主机放大器16的独立通信系统的需要。产生的车辆声音系统12因而需要更少的部件以及较少的成本以用于制造。特别是，本文描述的系统和方法提供了避免复杂的高开销通信方案(诸如RS485、LIN(局域互连网络)、CAN等)的方法。

在一个实施方式中，如图4所示，诊断信号通过提供在控制线26与DC总线46之间连接的上拉晶体管44并且选择性地停用晶体管26以从该线中移除上拉电压而被产生。卫星控制器25的诊断输出48连接到上拉晶体管44的栅极。

在操作中，在诊断区间的起始处，卫星控制器25检查表36以确定与低音炮22的现在状况对应的占空比。卫星控制器25随后在诊断输出上外加调制的信号，其随后导致诊断信号被外加在控制线26上。这样的调制的信号可以是脉冲宽度调制信号或脉冲编码调制信号。

在监听区间38A的起始处，卫星控制器25在诊断输出48处外加栅极信号以从电路中移除上拉晶体管44，因而允许卫星控制器25监听来自主机放大器16的控制信号。这发生直到新的诊断区间40B的起始。

在图3中所示的实施例中，诊断信号在控制线26上的基线电压与DC总线46上的更高的电压之间往复。然而，在其它实施例中，诊断信号反而在接地与控制线26上的基线电压之间往复。

为了进一步避免混淆，诊断信号的电压水平被选择为与控制信号的电压水平不同。例如，在一个实施例中，控制信号在接地与中压之间，并且诊断信号在中压与高压之间。

合适的主机放大器16是通过荷兰埃因霍温的NXP半导体制造的TDF8599。然而，具有诊断能力的汽车放大器集成电路也可以被使用。合适的控制器25是由美国亚利桑那州钱德勒Microchip Technology,Inc.制造的PIC16LF1824，这是具有多个模拟输入、低睡眠电流和可靠的上电复位电路的可靠的14管脚微控制器。然而，具有相似能力的低成本微控制器也可以被使用。

已经描述本发明以及其优选的实施例后，要求作为新的并以书面保护的专利权的是权利要求书。

Claims (21)

1.一种用于控制周边音频环境的装置，所述装置包括车辆声音系统，所述车辆声音系统包括：

低音炮系统，具有低音炮、卫星控制器和用于驱动所述低音炮的卫星放大器，

用于接收音频信号的主机放大器，

用于向所述主机放大器提供待被用来实现期望的音频环境的信息的噪声管理处理单元，

用于向所述噪声管理处理单元提供关于所述周边音频环境的信息的传感器，

在所述卫星放大器与所述主机放大器之间以用于将控制信号传输至所述卫星放大器的控制线，以及

在所述卫星放大器与所述主机放大器之间以用于将音频信号传输至所述卫星放大器的信号线，所述卫星控制器被配置为致使诊断信号位于所述控制线上，所述诊断信号指示所述低音炮系统的操作状况。

2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括被连接以由所述主机放大器驱动的附加扬声器。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述卫星控制器被配置为生成脉冲宽度调制信号作为诊断信号。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述卫星控制器被配置为生成脉冲编码调制信号作为诊断信号。

5.根据权利要求3所述的装置，其中所述卫星控制器被配置为生成具有指示所述低音炮系统的特定操作状况的占空比的诊断信号。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述诊断信号指示从所述低音炮系统的多个操作状况中选择的操作状况。

7.根据权利要求1所述的装置，进一步包括用于确定所述低音炮系统的操作状况的诊断电路。

8.根据权利要求7所述的装置，进一步包括用于存储指示所述操作状况的信息的寄存器。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述卫星控制器被配置为仅在所选择的诊断区间散布在监听区间之间的期间在所述控制线上外加所述诊断信号。

10.根据权利要求1所述的装置，进一步包括DC总线以及在所述控制线与DC总线之间的上拉晶体管，并且其中所述卫星控制器包括被连接至所述上拉晶体管的栅极的输出。

11.根据权利要求1所述的装置，进一步包括被连接至所述控制线的晶体管，并且其中所述卫星控制器包括被连接至所述晶体管的栅极的输出。

12.根据权利要求1所述的装置，进一步包括用于支撑所述车辆声音系统以及向所述车辆声音系统提供功率的机动车辆。

13.一种在车辆声音系统中的主机放大器与卫星放大器之间通信的方法，所述方法包括：在所述卫星放大器处，经由通信链路接收来自所述主机放大器的控制指令，从低音炮系统接收指示所述低音炮系统的操作状况的诊断信息，基于所述信息生成指示所述操作状况的诊断信号，以及将所述诊断信号在所述通信链路上传输至所述主机放大器，所述低音炮系统具有低音炮和用于驱动所述低音炮的所述卫星放大器。

14.根据权利要求13所述的方法，其中生成诊断信号包括生成以取决于指示操作状况的所述信息的方式被调制的信号。

15.根据权利要求13所述的方法，其中生成诊断信号包括生成具有指示操作状况的占空比的脉冲宽度调制信号。

16.根据权利要求13所述的方法，进一步包括确定所述通信链路处于诊断区间和监听区间之一中。

17.根据权利要求16所述的方法，其中传输所述诊断信号包括响应于检测到诊断区间的开始而开始传输所述诊断信号。

18.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：在所述主机放大器处，至少部分地基于从所述卫星放大器接收到的所述诊断信号而执行噪声降低算法。

19.一种用于在车辆以内生成声场的装置，所述装置包括卫星放大器、主机放大器、在所述卫星放大器与所述主机放大器之间以用于将控制指令从所述卫星放大器传输至所述主机放大器的通信链路、以及用于在所述通信链路上传输指示由所述卫星放大器驱动的低音炮系统的操作状况的诊断信息的器件，所述低音炮系统具有低音炮和用于驱动所述低音炮的所述卫星放大器。

20.根据权利要求19所述的装置，其中用于传输的所述器件包括用于生成具有指示所述低音炮系统的操作状况的占空比的调制信号的器件。

21.根据权利要求19所述的装置，进一步包括用于致使所述诊断信号仅在诊断区间期间被传输的器件。