摘 要：傳(chuan) 統汽車照明、信號控製係統的控製信號通過專(zhuan) 用線束傳(chuan) 輸，不具備自診斷功能。當重要控製信號出現故障時，駕駛員難以察覺，容易造成車禍。針對上述問題，提出了一種基於(yu) 光纖通信的新型汽車照明、信號控製係統，介紹了控製功能、自診斷功能，以及硬件設計與(yu) 軟件開發。

　　汽車照明、信號控製係統承擔著汽車的照明、信號燈，以及電喇叭、倒車和刹車蜂鳴器等控製任務。傳(chuan) 統的汽車照明、信號控製係統采用開關(guan) 、繼電器和專(zhuan) 用電子振蕩器等進行控製，其控製信號通過專(zhuan) 用線束傳(chuan) 輸，不具備自診斷功能。汽車行駛過程中，當轉向燈等重要控製信號出現故障時，駕駛員難以察覺，容易造成車禍。

　　1 係統硬件平台與(yu) 工作原理

　　係統由3 片單片機構成的多機係統來實現汽車照明、信號的控製。係統主電子控製單元ECU （ Elec2trONic Control Unit） 將所有輸入控製信號集中編碼，通過光纖以串行的方式發送到前ECU（安裝在汽車前部）和後ECU（安裝在汽車尾部）。前（後） ECU 的並行輸出口通過光電隔離器輸出控製信號，分別對汽車前部（尾部） 各照明、信號器具進行控製，對汽車前部（尾部） 車燈、信號器具進行實時監控。一旦出現故障，前（後）ECU 立即將故障代碼傳(chuan) 回主ECU ，主ECU 報警並顯示故障代碼。係統硬件平台，如圖1 所示。

　　圖1 係統硬件平台

　　1. 1 ECU

　　係統主ECU 采用AT89C51 ，前ECU、後ECU 采用AT89C2051.AT89C51 內(nei) 置4KB 可編程FlashE2PROM，128字節RAM，2 個(ge) 16 位定時/ 計數器，1 個(ge) 串行通訊口，6個(ge) 中斷源，32 條I/ O 引線，3 級程序存儲(chu) 器保密，靜態工作頻率為(wei) 24 MHz.AT89C2051 內(nei) 置2KB 可編程Flash E2PROM，128 字節RAM，2 個(ge) 16 位定時/ 計數器，1 個(ge) 片內(nei) 模擬比較器，1 個(ge) 串行通訊口，6 個(ge) 中斷源，15條I/ O 引線，兩(liang) 級程序存儲(chu) 器保密，靜態工作頻率為(wei) 24 MHz.

　　1. 2 光纖發射/ 接收器

　　光纖發射/ 接收器采用HFBR21414/ 2416.HFBR21414/ 2416發射光波長820 nm ，最高數據傳(chuan) 輸速率155MBd ，最長傳(chuan) 輸距離4 km，工作溫度範圍為(wei) - 40 ℃~ +85 ℃，可適用50/ 125μm ，62. 5/ 125μm ，200μmHCS 光纖及ST、SC、SMA 和FC 4 種連接頭。HFBR21414光纖發射器內(nei) 含一個(ge) 高效光功率激勵的鋁砷化 光發射器，該光發射器在60 mA 直流電流激勵下能向光纖饋入光波長為(wei) 820 nm 的光功率（12 dBm） .HFBR22416 光纖接收器由一個(ge) 高效HN 光電二極管和一個(ge) 低噪聲跨阻前置放大器電路組成，光信號經光電二極管轉換成模擬電信號，放大後由射極輸出器緩衝(chong) 輸出，最大動態範圍達23 dB ，頻率響應從(cong) 直流到125 MHz.

       　1. 3 工作原理

　　主ECU 利用兩(liang) 個(ge) 控製字對所有輸入控製信號進行編碼存儲(chu) ，這兩(liang) 個(ge) 控製字的存儲(chu) 格式相同，如圖2 所示。

　　圖2 控製信號存儲(chu) 格式

　　主ECU T0 定時1. 5 ms 中斷，產(chan) 生周期為(wei) 3 ms 的方波信號控製汽車喇叭。利用T0 中斷，軟計數250 次，以產(chan) 生使轉向燈每分鍾閃爍80 次的周期方波信號。

　　當輸入開關(guan) 信號變化，或者定時時間到，或者軟計數次數到，則置位第1 個(ge) 控製字的相應位，或對該位求反。主ECU 定時1. 5ms 比較這兩(liang) 個(ge) 控製字，當這兩(liang) 個(ge) 控製字不同時，主ECU 通過串口發出更新信號，並用第1 個(ge) 控製字更新第2 個(ge) 控製字。

　　前（後）ECU 收到主ECU 傳(chuan) 來的控製信號後，立即與(yu) 現有控製信號進行比較。若不同，則更新輸出控製信號。

　　1. 4 自診斷

　　前（後）ECU 的P1. 7、P3. 2~P3. 5、P3. 7 為(wei) 故障監測端口，分別輸入前後照明、信號器具的自診斷信號。

　　前（後）ECU 每發出一個(ge) 控製信號，在其故障監測端口就會(hui) 收到一個(ge) 相應的反饋信號。比較這兩(liang) 個(ge) 信號，如果不相同，則說明相應端口的照明、信號器具發生故障，前（後） ECU 則立即向主ECU 發送故障代碼。主ECU 收到故障代碼後，報警，並顯示故障代碼。

       2 係統軟件

　　係統軟件由各ECU 的初始化程序，各ECU 控製子程序，自診斷子程序，以及通訊子程序等組成。

　　主ECU 與(yu) 前（後）ECU 的通信利用單片機內(nei) 置的串口，通過光纖傳(chuan) 輸控製信號。主ECU、前（後） ECU 分別采用查詢、中斷的通信方式。係統通過對SCON（串口控製寄存器） 的TB8 賦予1 或0 來區分發送的是地址幀還是數據幀。主ECU 首先發出地址幀，被尋ECU返回本機地址。在判斷地址相符後，主ECU 發出控製命令，被尋ECU 向主ECU 返回自己的狀態。若被尋ECU 狀態正常，主ECU 開始發送或接收數據。主ECU與(yu) 前（後） ECU 的通信子程序流程如圖3 所示。

　　圖3 通信子程序流程

　　3 結束語

　　該係統的新穎之處在於(yu) 采用3 片單片機，通過光纖傳(chuan) 輸編碼控製信號，具備自診斷功能。采用光纖取代傳(chuan) 統線束，成本低，抗幹擾能力強，控製效果好。