基于CAN/LIN 总线的LED 车灯控制、诊断及保护

张 立，孙徐佳，董锋格，徐思阳，徐守玉

(常州星宇车灯股份有限公司，江苏 常州 213022)

0 引言

相比传统的灯具，LED 因为更节能环保、长寿命及造型便利等优点，在汽车车灯领域的应用越来越广泛。目前一些高端车型已经实现了全车灯具的LED化，这也将是未来汽车灯具的一个发展趋势。相比LED 车灯应用的快速发展，车灯控制仍保留在传统的BCM 控制方式。由于LED 车灯功能日益复杂，控制逻辑及诊断需求远比使用灯泡的车灯复杂，传统的车灯控制方式已不能满足发展的需求。

由于LED 的特性，车灯内的LED 模组对温度比较敏感，因此需要根据LED 附近的温度对流经LED的电流的占空比进行调节，以保持LED 的工作寿命。另外如果发生短路、断路或者过温等现象，还需要向车身主控制器进行报警。传统方案需要很复杂的车身布线逻辑才能实现这些功能，使用CAN/LIN 总线来对LED 车灯进行控制并进行保护及诊断将有效地简化这种控制逻辑，并且使系统更加灵活。

1 系统设计

该系统的逻辑框图如图1 所示。所有的车灯都通过LIN 收发器连接在一个LIN 网络里，该LIN 网络通过CAN/LIN 网关转换为CAN 信号与整车进行通信对话。汽车对车灯的控制信号通过CAN 总线传输到CAN/LIN 网关，网关将控制信号转换为相应的LIN 信号。在汽车的灯具上布置一LIN 收发器，根据LIN 收发器收到的报文解析后命令控制驱动器对灯进行相应的控制及保护。同时车灯控制驱动器也会将相应的诊断信息通过LIN 收发器发送到LIN 总线，经CAN/LIN 网关将过温、过载、空载等信息发送到CAN总线上交由汽车主控系统进行处理。

图1 车灯总线系统框图

2 CAN/LIN 网关设计

图2 是CAN/LIN 网关的电路模块，此模块完成CAN/LIN 信息的转换，将车身对车灯控制的CAN 信号转换为相应的LIN 信号传输到车灯LIN 网络中，并且将车灯LIN 模块发送到LIN 网络中的LIN 信号转换为CAN 信号传输到汽车主控单元。

图2 CAN/LIN 网关电路模块

此模块由电源、LIN 芯片、CAN 芯片及MCU 构成。其中电源芯片采用ST(意法半导体)公司的L4995，为MCU 及CAN/LIN 芯片供电。CAN 芯片采用NXP 公司的TJA1040T，LIN 芯片采用NXP(恩智浦)公司的TJA1020T，MCU 采用的是Freescale(飞思卡尔半导体)的S9S12P128。CAN 信号通过TJA1040传输到MCU 的PXCAN0/TXCAN0 管脚，由MCU 进行解析后通过MCU 的TXD0/RXD0 传输到TJA1020 的RXD/TXD 引脚，由BUS 引脚输出相应的LIN 信号到LIN 总线上，完成相应的CAN/LIN 转换功能。

3 LIN 收发器及控制驱动器设计

图3 是LIN 收发器及控制驱动器模块，该模块作为LIN 网络的从节点，主要功能为接收并解析在LIN网络中的LIN 信号，并通过此信号控制对应的LED 驱动器。同时LED 驱动器也会将过温、开路等故障信号通过LIN 收发器发送到LIN 网络中去。

图3 LIN 收发及驱动控制模组

此模块包含电源、LIN 芯片、MCU、温度传感器及LED 驱动器。LIN 芯片接收到相应的LIN 信号后，通过串行总线传输到MCU(微处理器)，MCU 通过此信号来控制LED 驱动器来执行灯的亮灭。MCU 通过AD(模数转换)来实现过压/欠压检测、温度过温检测及LED 开路检测。这些异常信号将生成对应的故障码由MCU 传输给节点上的LIN 芯片，由此LIN 芯片传输到LIN 总线上的主节点中。

4 仿真验证

在CANoe 中搭建此平台，由一个CAN/LIN 网关构成的主节点及5 个LIN 网关构成的从节点，通过CAN 信号分别对此LED 车灯进行点亮控制，并且测试当车灯出现故障时CAN 总线接收故障反馈的情况，如图4 所示。

图4 总线车灯网络系统

当开启左后灯的位置灯的时候，CAN 信号报文的三个数据为“0X02/0X01/0X00”，CAN/LIN 网关接收到CAN 报文并解析后将数据1 的ID 号放入LIN 报文的ID 位，LIN 报文的数据为“0X01/0X00”，结果如图5所示，此时左后位置灯功能开启。

图5 控制左后灯位置灯功能打开时的CAN/LIN 报文

当左后灯的LED 断路时，LIN 报文的数据为“0X01/0X02”，CAN/LIN 网关的CAN 报文数据结构为“0X02/0X01/0X02”，如图6 所示，此时车身收到相应的报文进行报警。

图6 左后灯位置灯断路时CAN.LIN 报文

5 小 结

上述设计的系统，通过总线控制LED 车灯并且进行诊断，极大地简化了车灯的控制逻辑，并且为车灯新功能的添加提供了便利。只需一个标准的接口，通过软件的更改即可实现不同类型灯具的更换，未来这种技术将会越来越多地应用在各种类型的车上。

［1］聂单根.基于CAN/LIN 总线的汽车车身网络技术的应用研究［D］.浙江大学，2007

［2］倪尔东.LED 汽车新光源［D］.武汉理工大学，2005:3～14

［3］徐春艳.基于LIN 总线的车灯控制系统的设计与实现［D］.吉林大学，2004

［4］周伟.LED 汽车信号灯的设计原理［J］.中国照明电器，2002

［5］陈舒.电动汽车LIN 总线车身网络高层协议研究.浙江大学，2005

［6］刘晶晶.LIN 总线在车身控制中的应用［J］.电子设计应用，2004