一种多模式的氛围灯控制模块

陈小龙,孙逊之,董伟,董锋格

(常州星宇车灯股份有限公司， 江苏常州 213022)

一种多模式的氛围灯控制模块

陈小龙,孙逊之,董伟,董锋格

(常州星宇车灯股份有限公司， 江苏常州 213022)

随着汽车行业的不断发展，车内装饰灯越来越得到用户的青睐，汽车氛围灯是一种创建和装饰各种室内灯光场景功能的汽车室内照明系统。提出一种可多种方式控制的氛围灯控制模块，第一种方式为CAN与LIN联合通信的控制方式，用户控制上位机通过CAN与LIN通信控制子节点上的RGB三色灯，这种方式可以模拟整车控制方式；第二种方式为键盘与LIN通信的控制方式，用户控制键盘即可通过LIN通信控制子节点上的RGB三色灯，这种方式可更便捷直观地控制RGB三色灯。

氛围灯控制模块；多模式；CAN通信；LIN通信

0 引言

随着汽车电子技术的高速发展，汽车室内照明的技术也越来越得到重视，汽车氛围灯是一种创建和装饰各种室内灯光场景功能的汽车室内照明系统[1]。氛围灯作为一种新型的室内装饰灯，不仅可以实时调控车内装饰灯的光色与光强，更能满足不同条件下车内的动态照明。如今对氛围灯的控制大多数为整车车身控制，控制麻烦且单一，大多数是将多组RGB三色灯通过总线接入车内，然后通过整车控制RGB三色灯，这种控制方式不仅麻烦，更有可能破坏原有整车的安全性。为了更便捷直观地控制调试RGB三色灯，作者设计并实现了一种可多种模式控制的氛围灯控制模块，不仅可以模拟车身控制的方式，还可以直接进行控制，便于RGB三色灯算法调试。

设计实现的氛围灯控制模块，控制方式分为CAN与LIN总线联调控制方式和按键与LIN联调控制方式，CAN与LIN联调控制方式可模拟车身控制的方式，按键与LIN联调控制方式可以更便捷直观地控制RGB三色灯，方便用户控制和算法调试。

1 设计

1.1 硬件设计

采用CAN/LIN总线可以简化线路，提高各微处理器之间的通信速率，使信息交换变得安全、迅捷、高效[2]。硬件设计包括电源设计、单片机控制模块设计、CAN硬件电路设计和LIN电路硬件设计。电源设计和单片机控制模块设计为常规电路设计，硬件设计的重点集中在CAN硬件电路设计和LIN电路硬件设计，其中CAN通信的电路设计是模拟车身控制的设计，而LIN的电路设计两种控制模式均涉及到，是控制子节点上RGB三色灯的通信媒介。

1.1.1 CAN电路设计

CAN(Controller Area Network，控制器局域网)总线最初是专门为解决乘用车的串行通信而研发的,有较强的高可靠性和良好的错误检测能力[3]。CAN电路的设计采用专用的CAN收发芯片TJA1042，TJA1042为汽车级的芯片，对于CAN信号的收发具有很强的稳定性[4]。TJA1042芯片的收发引脚与MCU的CAN收发引脚可以直接相连，在TJA1042正常通信之前，需要对STB[5]引脚进行使能，对芯片进行初始化。此设计采用了隔离电路的设计方式，比常规单独添加120 Ω的电路收发信号更稳定，具体电路如图1所示。

1.1.2 LIN电路设计

LIN(Local Interconnect Network)总线协议作为一种低成本的串行总线协议，广泛应用于车门控制、车窗控制等场合[6]。

LIN电路的设计采用专用的LIN收发芯片TJA1021。TJA1021芯片同样为汽车级芯片[7]，TJA1021收发引脚与MCU的LIN收发引脚相连，在正常使用TJA1021之前，需要对LIN-NSLP引脚使能，进行芯片初始化。LIN仅使用一根信号线,采用单主多从模式[8]。作者对LIN常规设计电路做了相应的改进，因为LIN正常通信时，电压会达到12 V左右，所以在设计该电路时增加了肖特基二极管和防反电路使LIN信号收发更稳定更安全，具体设计如图2所示。

1.2 软件设计

软件设计是设计的难点，整个软件涉及两种控制方式，即CAN与LIN联调方式和按键与LIN联调方式。为避免两种控制方式的相互干扰，软件控制的两种方式互相独立，互不影响，通过选择按键可以选择控制方式。主要流程如图3所示：先关闭总中断，方便对寄存器进行设置，然后进行CAN_Driver和LIN_Driver底层函数的初始化[9]，函数初始化之后打开总中断；为防止程序“跑飞”，看门狗打开，此时等待按键信号和上位机信号；用户发送信号后，单片机先读取信号，其后对信号进行解析；单片机解析信号成功后，设置相应的颜色和亮度；最后通过LIN通信，发送相应报文给氛围灯板，控制RGB三色灯的颜色和亮度；发送相应的报文后，程序自动回到看门狗打开处，等待接收信号。

图3 软件流程图

1.2.1 CAN_LIN模式相关软件设计

CAN_LIN模式控制方式整体逻辑如图3所示，这种模式的控制方式需要保证CAN通信与LIN通信符合车规级要求，所以需要移植官方的LIN_Driver和CAN_Driver两个驱动包，通信的底层函数都是需要官方认证的，确保通信的安全性。采用CAN_LIN的控制方式，模拟整车环境，需要通过CAN相关调试工具进行CAN通信。为了方便用户使用，还需要编写相应的上位机。关于CAN通信的上位机需要通过CAPL语言进行编程[10]，界面设计如图4所示，有7种颜色和4种控制方式，用户可以很方便地实现颜色的切换、亮度和控制模式。

图4 上位机界面

1.2.2 按键模式相关软件设计

按键模式的控制方式整体逻辑如图3所示，按键控制方式对于通信层只需要移植LIN_Driver驱动包。按键控制方式的难点在于按键键值读取的准确性，颜色的切换需要通过三位二进制数确定，需要同时采集3个IO口的电平，所以对颜色的切换采用的是按键扫描的方式。为保证读取值的准确性，每次发生按键时，单片机均会扫描两次键盘后再读取按键值。对于颜色亮度值的改变采用了中断的形式，单片机对中断响应的处理很强[11]，采用中断的方式可以很准确地采集到键值，采用中断的方式关键是相应的寄存器初始设置要正确。按键模式初始函数如下所示，中断设置为上拉输入、下降沿中断、中断使能和中断标志位置位。

void Color_KEY_init(void)

{

Color1_dir=0; /* Color1 init */

Color2_dir=0; /* Color2 init */

Color3_dir=0; /* Color3 init */

KEY_Bright_dir=0; /* KEY init */

PERP_PERP3=1; /* pull device */

PPSP_PPSP3=0; /*falling interrupt */

PIEP_PIEP3=1; /*interrupt enable */

PIFP_PIFP3=1; /*interrupt flag */

}

建立清单运行公开机制。公开机制是规范权力运行的重要方式，也是有效提升军队行政权力清单制度运行水平的重要手段。建立清单运行公开机制，就是要公开权力行使依据、权力运行流程、权力行使结果、重要敏感权力事项，用公开约束和规范权力运行，确保军队行政权力清单制度有效运行。在确定权力清单开列的内容时，要充分考虑到该项权力的复杂性、权力清单的合理性、公开机制的科学性，合理确定公开的范围、形式和时限，在确保满足官兵知情权的情况下，防止出现失泄密的问题。公开的形式通常灵活多样，可以根据权力事项内容、所在单位情况、横向或纵向权力清单等情况，来灵活确定公开的形式。

2 测试分析

CAN/LIN总线驱动是控制器与物理总线之间接口性能的关键[12]。为了保证CAN通信和LIN通信的稳定，重点测试了LIN信号与CAN信号，通过示波器显示。图5所示为LIN的波形，可知：LIN信号的间隔场、同步场、ID场、数据场和校验和显示均清晰完整，可以保证LIN通信的稳定性。

图5 LIN波形

图6所示为CAN的波形，CAN信号为差分信号[13]，示波器采集到的图形为CAN_H的波形，可知：CAN_H的波形规整度非常高，可以满足通信的要求。由示波器采集的图形可知：LIN信号与CAN信号完整度和规整度都满足一般通信的要求，满足此次设计的通信的需求。

图6 CAN波形

氛围灯的实际效果如图7和图8所示。

图7 红光

图8 冰蓝

作者采用CAN_LIN模式控制的方式通过上位机控制点亮了RGB三色灯的红色，采用按键模式控制的方式通过按键控制点亮了RGB三色灯的冰蓝色。通过两种控制方式实现了对颜色和亮度的选择，达到了预期的效果。

3 结论

设计了一种可多种模式控制的氛围灯控制模块，采用了CAN_LIN控制和按键控制的两种模式，用户既可以模拟整车环境控制氛围灯，避免了整车控制调试的麻烦，又能便捷地调试氛围灯颜色和白平衡算法[14]，方便后期调试。设计的控制装置已用于汽车的氛围灯进行了相应的测试，实际应用结果表明：该控制装置具有控制便捷、测试准确、稳定可靠、人机界面友好[15]等特点，达到了设计要求。

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A Control Module of Ambient Lighting with Multi Control Ways

CHEN Xiaolong, SUN Xunzhi, DONG Wei, DONG Fengge

(Changzhou Xingyu Automotive Lighting Systems Co., Ltd., Changzhou Jiangsu 213022 ,China )

With the continuous development of auto industry, car decorative lights are more and more favor to users. Atmosphere light is a kind of car interior lighting system that can create and decorate a variety of indoor lighting scene. A kind of atmosphere control module was present which could be controlled in a variety of ways. The first mode was the way of the CAN and LIN joint communication, users used the upper computer to control the RGB three color lights on the slave nodes through the way of CAN and LIN communication. This way could simulate the vehicle control mode. The second mode was the way of keyboards and LIN communication, users could use keyboards to control the RGB three color lights on the slave nodes through LIN communication. This way could help users control the RGB three color lights more conveniently and intuitively.

Ambient lighting control module; Multi control ways；CAN communication; LIN communication

2016-11-08

陈小龙(1989—)，男，硕士，工程师，研究方向为嵌入式系统与应用。E-mail：chenxiaolong@xyl.cn。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.03.004

U463.83+4

A

1674-1986(2017)03-015-05