速锐得解码福特汽车LIN总线结构及灯光控制功能开关原理

福特汽车旗下有福特（Ford）、林肯（Lincoln）、水星（Mercury）三个品牌，重要车型有Thunderbird（雷鸟），Mustang（野马），F系列卡车，T系列轿车。文中涉及福特汽车LIN总线结构及灯光功能开关原理不涉及长安福特、江铃福特和福田汽车，因为没有在这些车上做过实际测试，也没有客户有项目和数据需求需要涉及这些方面，主要指的进口车系。

福特汽车LIN总线取代了原来的MUX电路或者专用电路，CCN控制单元是其中一个LIN总线网络上的主模块，他的功能包括了多功能开关中的灯光、雨刮器、加热座椅系统、指南针模块和危险警告灯开关。另一路LIN主线的主模块是WCM，这个主要是连接的胎压监控系统。

图一：主模块LIN总线

经过解码和对电路测试，速锐得发现，福特汽车LIN总线允许主模块和一个或多个附属模块之间通信，每个LIN总线附属模块电路要求有LIN总线信号、电源（蓄电池电源或者点火电源）和接地。从电路结构上看，是比较简单，其核心还是LIN总线的数据交互。在LIN总线上，有LIN报文数据直接获得点火状态数据及灯光控制数据，一会我们再列一些示例出来。

福特汽车LIN总线辅助模块的供给电源，是由其功能决定的，如果附属模块必须在点火开关关闭的状态下工作，必须提供蓄电池电源，例如ACC状态下的灯光打开，或者准备进入车辆以前未点火状态控制车钥匙后的车灯闪灯、亮灯、呼吸灯等示意，还包括危险警告灯功能及阅读顶灯，车内照明及氛围灯，这些都是依靠蓄电池电源供电。如果LIN总线模块仅仅在点火开关打开时才工作的，例如指南针模块、供给电源仅仅是点火电源。灯光、雨刮器多功能开关同时要求这两种供给电源。这里面有涉及灯光驻车状态下的安全性逻辑，和行车状态下的逻辑（行驶过程中，车灯出故障后的灯光优先级问题）。

主模块会给LIN总线信号提供9-10.5V的偏置电压。为了主模块附属模块之间的通信，通过示波器可以得到，拉低信号电压产生一个数字序列信息，LIN总线传输的速度为9.6kbit/s，主模块连接到车辆CAN数据总线上，这允许数据从车辆其他控制单元传输到LIN总线模块。所有的LIN总线附属模块的输出必须通过主模块接收处理，如果来自附属模块的输出，例如灯光开关板，将传输到另一个LIN总线附属模块，这个信息必须被主模块接收，然后传输到将要接收的附属模块。也就是说，附属模块之间的通信必须通过主模块。

那么在这个过程中LIN总线的报文数据，需要保持原车一致性，或者指的就是原车的LIN报文，才能驱动灯光亮起或者熄灭，例如远光灯的控制。那么通过我们研究的控制链再延展开来，汽车的矩阵式大灯、水帘式矩阵灯、流光灯、侧灯、停车照明灯的驱动与控制，势必和原车CAN报文、LIN报文有着直接的关系，就看组合大灯控制器安装的位置。如果是安装在中控台前端，那么做成CAN系统的复杂仲裁机制，会比较耗时耗力，除非高端改装或者客户愿意付出更多成本。如果是安装在发动机舱附近，或者大灯总成内部，那么需要定制一个匹配原厂协议的LIN控制器，或者叫灯组控制系统，这样就会省时省力得多。我们看到大多数做车灯总成的厂家，现在基本都是处于初级的亮灭状态，并没有人性化炫酷的交互体系，可见，奥迪作为灯厂龙头，有给出了一些指引，普通人只看到了炫酷，我们才去研究底层原理与交互逻辑。

如果LIN总线附属模块从点火电路接收的电源供给，当点火电源关闭时，LIN总线附属模块进入睡眠模式，如果LIN总线附属模块接收直接的蓄电池供给，当车辆CAN数据总线进入睡眠模式时，其接收到睡眠信号再休眠。对于LIN总线模块由蓄电池供给的电路，主模块和附属模块能相互唤醒，如果附属模块唤醒主模块，车辆CAN总线也会唤醒。理解了这个原理，就更容易理解为什么以前我们很多做OBD的厂家能把人家汽车好好的给干没电的原因了。

讲个车的案例吧，因为上述这个休眠和唤醒机制很多车厂采用，以前做OBD的时候，行业朋友在遇到奔驰车型的，不少OBD厂家容易犯懒，会持续向汽车的CAN总线去请求对应的CAN总线数据，这一个请求不要紧，整车CAN总线都被唤醒，导致各个电气功能单元工作，而此时，车主已经熄火锁车。再到用户第二天去开车门的时候，这个OBD已经让奔驰整个总线网络系统工作了一晚上，把蓄电池的电给搞光了，自然也就无法点火，在13年-18年那个OBD车联网时代，这是巨大的坑，不少人为此赔钱也不知道原因，后来粗暴地用陀螺仪来检测振动替代监测奔驰汽车点火状态，再后来，陀螺仪也不管用了，因为新款奔驰或者别的品牌，大多有自动启停状态，“熄火误报”，设备反复重启，也是醉了。

插图2：多功能开关示意图

特汽车LIN总线灯光控制功能开关及其LIN总线原理上，是按照这样设计的：左操作杆或灯光开关内部是一个LIN的微处理器，其监视着开关的位置，每一个开关包含了一系列的触点，随着开关位置的改变，触点打开或者关闭，微处理器监视着触点的打开或关闭，对每个开关位置，都有一个触点矩阵。尽管大部分开关的功能由打开或者关闭的开关决定，但是前雨刮、前除雾开关使用都有不同的电阻值的开关，所以，雨刮才有快有慢，然后微处理器通过LIN总线电路将开关功能发送到CCN控制单元。其报文格式如下：

多功能开关组的底部是一个四针脚的插头，他连接着车辆线束，线束定义上包括了，点火运行/起动，蓄电池、LIN总线电路、接地。多功能灯组开关和雨刮开关这个组合套件，使用两种电源供给方式来支持灯光和雨刮器的功能。蓄电池直接供给允许灯光功能独立于点火开关状态，点火可控制到供给仅仅允许雨刮器在点火状态下才能工作。右操作杆或雨刮器开关仅包含了开关和触点，通过跳线连接到左边，这些开关可以分别拆卸。当然，现在自动雨刮的汽车越来越多了，又多出了一项雨量的阻值判定给到雨刮这边同步加速或者降速，都是换汤不换药的操作，但是解放了驾驶员的双手，就像对你说，“你好好开车，其他的我来”。

驾驶人安全气囊时钟弹簧集成到这个多功能开关上，就是方向盘上的安全气囊。时钟弹簧包括了四个爆破电路外加喇叭、巡航速度控制、多功能方向盘上的遥控按键和6个附加电路。这里就不赘述了，我们认为复杂的“多功能方向盘”通过这么一破解，也没啥东西，原理也简单，就是模具费贵。如果车辆装备了ESP或者其他电子助力系统，这上边还有一些角度传感器。例如东风汽车用的法雷奥的，有的厂家用的博世的，转向角度传感器使用数据盘，他随着方向盘的转向而转动，电路板上的处理器通过读取窗口大小和先后次序决定转向的位置。一般转向角的数据是通过CAN连接，这里转向角度传感器，一般都有电源、地、CAN_H，CAN_L 。

科技，就是让人变得越来越懒，但是科技的创新，离不开底层技术的积累和关键环节的攻关。速锐得基于这些底层关键技术的积累与研究，那么在上层应用上，就可以展开无穷的想象力，做什么，在哪里做，找谁做，怎么做，整套思路瞬间清晰起来。