摘 要：傳統汽車照明、信號控制系統的控制信號通過專用線束傳輸，不具備自診斷功能。當重要控制信號出現故障時，駕駛員難以察覺，容易造成車禍。針對上述問題，提出了一種基于光纖通信的新型汽車照明、信號控制系統，介紹了控制功能、自診斷功能，以及硬件設計與軟件開發。

　　汽車照明、信號控制系統承擔著汽車的照明、信號燈，以及電喇叭、倒車和剎車蜂鳴器等控制任務。傳統的汽車照明、信號控制系統采用開關、繼電器和專用電子振蕩器等進行控制，其控制信號通過專用線束傳輸，不具備自診斷功能。汽車行駛過程中，當轉向燈等重要控制信號出現故障時，駕駛員難以察覺，容易造成車禍。

　　1 系統硬件平臺與工作原理

　　系統由3 片單片機構成的多機系統來實現汽車照明、信號的控制。系統主電子控制單元ECU （ Elec2trONic Control Unit） 將所有輸入控制信號集中編碼，通過光纖以串行的方式發送到前ECU（安裝在汽車前部）和后ECU（安裝在汽車尾部）。前（后） ECU 的并行輸出口通過光電隔離器輸出控制信號，分別對汽車前部（尾部） 各照明、信號器具進行控制，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（后）ECU 立即將故障代碼傳回主ECU ，主ECU 報警并顯示故障代碼。系統硬件平臺，如圖1 所示。

　　圖1 系統硬件平臺

　　1. 1 ECU

　　系統主ECU 采用AT89C51 ，前ECU、后ECU 采用AT89C2051.AT89C51 內置4KB 可編程FlashE2PROM，128字節RAM，2 個16 位定時/ 計數器，1 個串行通訊口，6個中斷源，32 條I/ O 引線，3 級程序存儲器保密，靜態工作頻率為24 MHz.AT89C2051 內置2KB 可編程Flash E2PROM，128 字節RAM，2 個16 位定時/ 計數器，1 個片內模擬比較器，1 個串行通訊口，6 個中斷源，15條I/ O 引線，兩級程序存儲器保密，靜態工作頻率為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 ，最高數據傳輸速率155MBd ，最長傳輸距離4 km，工作溫度范圍為- 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光纖發射器內含一個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820 nm 的光功率（12 dBm） .HFBR22416 光纖接收器由一個高效HN 光電二極管和一個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，放大后由射極輸出器緩沖輸出，最大動態范圍達23 dB ，頻率響應從直流到125 MHz.

       　1. 3 工作原理

　　主ECU 利用兩個控制字對所有輸入控制信號進行編碼存儲，這兩個控制字的存儲格式相同，如圖2 所示。

　　圖2 控制信號存儲格式

　　主ECU T0 定時1. 5 ms 中斷，產生周期為3 ms 的方波信號控制汽車喇叭。利用T0 中斷，軟計數250 次，以產生使轉向燈每分鐘閃爍80 次的周期方波信號。

　　當輸入開關信號變化，或者定時時間到，或者軟計數次數到，則置位第1 個控制字的相應位，或對該位求反。主ECU 定時1. 5ms 比較這兩個控制字，當這兩個控制字不同時，主ECU 通過串口發出更新信號，并用第1 個控制字更新第2 個控制字。

　　前（后）ECU 收到主ECU 傳來的控制信號后，立即與現有控制信號進行比較。若不同，則更新輸出控制信號。

　　1. 4 自診斷

　　前（后）ECU 的P1. 7、P3. 2~P3. 5、P3. 7 為故障監測端口，分別輸入前后照明、信號器具的自診斷信號。

　　前（后）ECU 每發出一個控制信號，在其故障監測端口就會收到一個相應的反饋信號。比較這兩個信號，如果不相同，則說明相應端口的照明、信號器具發生故障，前（后） ECU 則立即向主ECU 發送故障代碼。主ECU 收到故障代碼后，報警，并顯示故障代碼。

       2 系統軟件

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

　　主ECU 與前（后）ECU 的通信利用單片機內置的串口，通過光纖傳輸控制信號。主ECU、前（后） ECU 分別采用查詢、中斷的通信方式。系統通過對SCON（串口控制寄存器） 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。在判斷地址相符后，主ECU 發出控制命令，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與前（后） 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

　　該系統的新穎之處在于采用3 片單片機，通過光纖傳輸編碼控制信號，具備自診斷功能。采用光纖取代傳統線束，成本低，抗干擾能力強，控制效果好。