汽車電力載波總線系統的應用設計

主控制模塊沒有具體的負載控制要求。根據功能的不同,它可以分為內部系統及外部系統兩部分。外部系統方面,主要起與系統外部進行信息交流的作用,包括人機接口及CAN總線模塊。通過該部分,系統可以接收由外部發送過來的命令,同時也能夠將本系統的各個單元模塊狀態信息發送給外部系統。內部系統方面,主控制單元的任務是將外部來的命令轉化為具體的控制內容,發送給系統內的各個從控制單元,以及接收各個從控制單元發送上來的狀態信息,并對整個系統的運行起管理控制作用。

圖8 FSK信號調制電路
FSK信號的解調是通過一個鎖相環集成芯片來實現的。該鎖相環使得輸入信號波形保持頻率鎖定。當輸入信號波形的頻率改變時,鎖相環將產生一個錯誤標志信號,促使鎖相環改變鎖定頻率,以重新匹配輸入信號的頻率。通過仔細地調節芯片電路,使得鎖定頻率與邏輯“1”及邏輯“0”兩個頻率的中間頻率相一致。具體的解調電路如圖9所示。由圖可見,系統是通過芯片RC2211N來進行FSK解調操作的。根據上面的分析,該芯片是基于一個鎖相環拓撲原理工作的。電路中重要的外部元件包括引腳8及引腳13的外接元件。這些元件的參數設置了鎖相環的中間頻率、衰減系數及增益。根據系統的設計,信號經過FSK調制后,將被發送到跳頻擴頻調制模塊以對信號進行跳頻擴頻調制。

圖9 信號FSK解調電路
3.3 跳頻擴頻信號調制、解調的實現
結合汽車內的電磁環境及汽車電力線束載波信道特性,系統采用了跳頻擴頻調制方式。跳頻擴頻系統不論慢跳還是快跳,一般輸入調制信號是已調制數字信號s(t),其載波一般采用中頻波段,然后進入跳頻系統的“變頻器”(乘法器),與受控于PN碼的“頻率合成器”所提供的隨機改變其頻率值的另一射頻,作為載波與之相“混頻”后,由帶通濾波器輸出發送信號,構成擴頻調制系統發送模塊。而在接收端,進行與此相反的一個過程。信號調制是用來提高在 強干擾條件下基本通信系統的性能的,使得系統能夠識別并且避免有強干擾存在的頻段。

圖10 跳頻擴頻信號調制電路
跳頻擴頻信號調制是使用集成芯片來實現的,如圖10所示。具體的流程:壓控芯片MAX8038提供的高頻擴頻載波信號被發送到集成芯片 MC1496,由該芯片完成載波信號與FSK調制信號的幅度調制操作。芯片MC1496是一種乘法器,它工作在抑制載波幅值調制模式。在抑制載波幅度調制模式下,載波頻率沒有被傳輸,這樣就能夠得到更大的傳輸效率。高頻載波信號產生芯片 MAX8038是一種壓控信號發生器,信號的頻率為10 kHz~ 20 MHz。跳頻擴頻信號的解調原理與調制過程是相似的,調制后的高頻擴頻信號被發送到MC 14%乘法器芯片,與前面過程同頻的載波信號相乘進行幅度解調操作,就可以得到跳頻擴頻信號的解調信號。
4 總線系統通信性能測試
為了對系統的性能進行評估,實驗測試了系統在不同的數據傳輸速率下的各個控制端口接收、發送的數據傳輸誤碼率情況。
實驗測試是以在某個固定數據傳輸速率下,先測試主控制單元,后測試每個從控制單元的順序進行的。實驗可 以通過編程設置相應按鈕的功能來實現測試的要求,比如,如果需要測試主控制單元發送信號時,各從控制單元接收信號的誤碼率,可以直接按下事先設置好的按鈕,使系統中的主控制單元進行發送數據狀態,直到該控制按鈕被再次按下時為止。實驗發送的數據被設置為從00H到FFH的循環,這樣在接收端通過接收到的數據值與事先設置好的值比較,就可以知道數據發送的正確與否。如果接收到的數據與事先設置的數據不相等,則錯誤次數統計數將加1。在實驗中,設置每次發送的字節數為5 000次,這樣能夠較準確地評估系統的性能,排除一些偶然的因素。具體的實驗數據如表1所列。
表1 實驗數據

實驗表明,在汽車內利用汽車線束進行電力線束載波通信是可行的。該技術能夠在減少汽車內使用的線束的基礎上,提高汽車的智能化水平。電力線束載波技術在汽車內的數據傳輸方面有很大的應用前景。











評論