速銳得解碼福特汽車LIN總線結構及燈光控制功能開關原理

福特汽車旗下有福特（Ford）、林肯（Lincoln）、水星（Mercury）三個品牌，重要車型有Thunderbird（雷鳥），Mustang（野馬），F系列卡車，T系列轎車。文中涉及福特汽車LIN總線結構及燈光功能開關原理不涉及長安福特、江鈴福特和福田汽車，因為沒有在這些車上做過實際測試，也沒有客戶有項目和數據需求需要涉及這些方面，主要指的進口車系。

福特汽車LIN總線取代了原來的MUX電路或者專用電路，CCN控制單元是其中一個LIN總線網絡上的主模塊，他的功能包括了多功能開關中的燈光、雨刮器、加熱座椅系統、指南針模塊和危險警告燈開關。另一路LIN主線的主模塊是WCM，這個主要是連接的胎壓監控系統。

圖一：主模塊LIN總線

經過解碼和對電路測試，速銳得發現，福特汽車LIN總線允許主模塊和一個或多個附屬模塊之間通信，每個LIN總線附屬模塊電路要求有LIN總線信號、電源（蓄電池電源或者點火電源）和接地。從電路結構上看，是比較簡單，其核心還是LIN總線的數據交互。在LIN總線上，有LIN報文數據直接獲得點火狀態數據及燈光控制數據，一會我們再列一些示例出來。

福特汽車LIN總線輔助模塊的供給電源，是由其功能決定的，如果附屬模塊必須在點火開關關閉的狀態下工作，必須提供蓄電池電源，例如ACC狀態下的燈光打開，或者準備進入車輛以前未點火狀態控制車鑰匙后的車燈閃燈、亮燈、呼吸燈等示意，還包括危險警告燈功能及閱讀頂燈，車內照明及氛圍燈，這些都是依靠蓄電池電源供電。如果LIN總線模塊僅僅在點火開關打開時才工作的，例如指南針模塊、供給電源僅僅是點火電源。燈光、雨刮器多功能開關同時要求這兩種供給電源。這里面有涉及燈光駐車狀態下的安全性邏輯，和行車狀態下的邏輯（行駛過程中，車燈出故障后的燈光優先級問題）。

主模塊會給LIN總線信號提供9-10.5V的偏置電壓。為了主模塊附屬模塊之間的通信，通過示波器可以得到，拉低信號電壓產生一個數字序列信息，LIN總線傳輸的速度為9.6kbit/s，主模塊連接到車輛CAN數據總線上，這允許數據從車輛其他控制單元傳輸到LIN總線模塊。所有的LIN總線附屬模塊的輸出必須通過主模塊接收處理，如果來自附屬模塊的輸出，例如燈光開關板，將傳輸到另一個LIN總線附屬模塊，這個信息必須被主模塊接收，然后傳輸到將要接收的附屬模塊。也就是說，附屬模塊之間的通信必須通過主模塊。

那么在這個過程中LIN總線的報文數據，需要保持原車一致性，或者指的就是原車的LIN報文，才能驅動燈光亮起或者熄滅，例如遠光燈的控制。那么通過我們研究的控制鏈再延展開來，汽車的矩陣式大燈、水簾式矩陣燈、流光燈、側燈、停車照明燈的驅動與控制，勢必和原車CAN報文、LIN報文有著直接的關系，就看組合大燈控制器安裝的位置。如果是安裝在中控臺前端，那么做成CAN系統的復雜仲裁機制，會比較耗時耗力，除非高端改裝或者客戶愿意付出更多成本。如果是安裝在發動機艙附近，或者大燈總成內部，那么需要定制一個匹配原廠協議的LIN控制器，或者叫燈組控制系統，這樣就會省時省力得多。我們看到大多數做車燈總成的廠家，現在基本都是處于初級的亮滅狀態，并沒有人性化炫酷的交互體系，可見，奧迪作為燈廠龍頭，有給出了一些指引，普通人只看到了炫酷，我們才去研究底層原理與交互邏輯。

如果LIN總線附屬模塊從點火電路接收的電源供給，當點火電源關閉時，LIN總線附屬模塊進入睡眠模式，如果LIN總線附屬模塊接收直接的蓄電池供給，當車輛CAN數據總線進入睡眠模式時，其接收到睡眠信號再休眠。對于LIN總線模塊由蓄電池供給的電路，主模塊和附屬模塊能相互喚醒，如果附屬模塊喚醒主模塊，車輛CAN總線也會喚醒。理解了這個原理，就更容易理解為什么以前我們很多做OBD的廠家能把人家汽車好好的給干沒電的原因了。

講個車的案例吧，因為上述這個休眠和喚醒機制很多車廠采用，以前做OBD的時候，行業朋友在遇到奔馳車型的，不少OBD廠家容易犯懶，會持續向汽車的CAN總線去請求對應的CAN總線數據，這一個請求不要緊，整車CAN總線都被喚醒，導致各個電氣功能單元工作，而此時，車主已經熄火鎖車。再到用戶第二天去開車門的時候，這個OBD已經讓奔馳整個總線網絡系統工作了一晚上，把蓄電池的電給搞光了，自然也就無法點火，在13年-18年那個OBD車聯網時代，這是巨大的坑，不少人為此賠錢也不知道原因，后來粗暴地用陀螺儀來檢測振動替代監測奔馳汽車點火狀態，再后來，陀螺儀也不管用了，因為新款奔馳或者別的品牌，大多有自動啟停狀態，“熄火誤報”，設備反復重啟，也是醉了。

插圖2：多功能開關示意圖

特汽車LIN總線燈光控制功能開關及其LIN總線原理上，是按照這樣設計的：左操作桿或燈光開關內部是一個LIN的微處理器，其監視著開關的位置，每一個開關包含了一系列的觸點，隨著開關位置的改變，觸點打開或者關閉，微處理器監視著觸點的打開或關閉，對每個開關位置，都有一個觸點矩陣。盡管大部分開關的功能由打開或者關閉的開關決定，但是前雨刮、前除霧開關使用都有不同的電阻值的開關，所以，雨刮才有快有慢，然后微處理器通過LIN總線電路將開關功能發送到CCN控制單元。其報文格式如下：

多功能開關組的底部是一個四針腳的插頭，他連接著車輛線束，線束定義上包括了，點火運行/起動，蓄電池、LIN總線電路、接地。多功能燈組開關和雨刮開關這個組合套件，使用兩種電源供給方式來支持燈光和雨刮器的功能。蓄電池直接供給允許燈光功能獨立于點火開關狀態，點火可控制到供給僅僅允許雨刮器在點火狀態下才能工作。右操作桿或雨刮器開關僅包含了開關和觸點，通過跳線連接到左邊，這些開關可以分別拆卸。當然，現在自動雨刮的汽車越來越多了，又多出了一項雨量的阻值判定給到雨刮這邊同步加速或者降速，都是換湯不換藥的操作，但是解放了駕駛員的雙手，就像對你說，“你好好開車，其他的我來”。

駕駛人安全氣囊時鐘彈簧集成到這個多功能開關上，就是方向盤上的安全氣囊。時鐘彈簧包括了四個爆破電路外加喇叭、巡航速度控制、多功能方向盤上的遙控按鍵和6個附加電路。這里就不贅述了，我們認為復雜的“多功能方向盤”通過這么一破解，也沒啥東西，原理也簡單，就是模具費貴。如果車輛裝備了ESP或者其他電子助力系統，這上邊還有一些角度傳感器。例如東風汽車用的法雷奧的，有的廠家用的博世的，轉向角度傳感器使用數據盤，他隨著方向盤的轉向而轉動，電路板上的處理器通過讀取窗口大小和先后次序決定轉向的位置。一般轉向角的數據是通過CAN連接，這里轉向角度傳感器，一般都有電源、地、CAN_H，CAN_L 。

科技，就是讓人變得越來越懶，但是科技的創新，離不開底層技術的積累和關鍵環節的攻關。速銳得基于這些底層關鍵技術的積累與研究，那么在上層應用上，就可以展開無窮的想象力，做什么，在哪里做，找誰做，怎么做，整套思路瞬間清晰起來。