汽車電力載波總線系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

主控制模塊沒有具體的負(fù)載控制要求。根據(jù)功能的不同，它可以分為內(nèi)部系統(tǒng)及外部系統(tǒng)兩部分。外部系統(tǒng)方面，主要起與系統(tǒng)外部進(jìn)行信息交流的作用，包括人機(jī)接口及CAN總線模塊。通過該部分，系統(tǒng)可以接收由外部發(fā)送過來的命令，同時(shí)也能夠?qū)⒈鞠到y(tǒng)的各個(gè)單元模塊狀態(tài)信息發(fā)送給外部系統(tǒng)。內(nèi)部系統(tǒng)方面，主控制單元的任務(wù)是將外部來的命令轉(zhuǎn)化為具體的控制內(nèi)容，發(fā)送給系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)從控制單元，以及接收各個(gè)從控制單元發(fā)送上來的狀態(tài)信息，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行起管理控制作用。

圖8 FSK信號(hào)調(diào)制電路

　　FSK信號(hào)的解調(diào)是通過一個(gè)鎖相環(huán)集成芯片來實(shí)現(xiàn)的。該鎖相環(huán)使得輸入信號(hào)波形保持頻率鎖定。當(dāng)輸入信號(hào)波形的頻率改變時(shí)，鎖相環(huán)將產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤標(biāo)志信號(hào)，促使鎖相環(huán)改變鎖定頻率，以重新匹配輸入信號(hào)的頻率。通過仔細(xì)地調(diào)節(jié)芯片電路，使得鎖定頻率與邏輯“1”及邏輯“0”兩個(gè)頻率的中間頻率相一致。具體的解調(diào)電路如圖9所示。由圖可見，系統(tǒng)是通過芯片RC2211N來進(jìn)行FSK解調(diào)操作的。根據(jù)上面的分析，該芯片是基于一個(gè)鎖相環(huán)拓?fù)湓砉ぷ鞯摹ｋ娐分兄匾耐獠吭ㄒ_8及引腳13的外接元件。這些元件的參數(shù)設(shè)置了鎖相環(huán)的中間頻率、衰減系數(shù)及增益。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，信號(hào)經(jīng)過FSK調(diào)制后，將被發(fā)送到跳頻擴(kuò)頻調(diào)制模塊以對(duì)信號(hào)進(jìn)行跳頻擴(kuò)頻調(diào)制。

圖9 信號(hào)FSK解調(diào)電路

　　3.3 跳頻擴(kuò)頻信號(hào)調(diào)制、解調(diào)的實(shí)現(xiàn)

　　結(jié)合汽車內(nèi)的電磁環(huán)境及汽車電力線束載波信道特性，系統(tǒng)采用了跳頻擴(kuò)頻調(diào)制方式。跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)不論慢跳還是快跳，一般輸入調(diào)制信號(hào)是已調(diào)制數(shù)字信號(hào)s(t)，其載波一般采用中頻波段，然后進(jìn)入跳頻系統(tǒng)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(jī)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(fā)送信號(hào)，構(gòu)成擴(kuò)頻調(diào)制系統(tǒng)發(fā)送模塊。而在接收端，進(jìn)行與此相反的一個(gè)過程。信號(hào)調(diào)制是用來提高在 強(qiáng)干擾條件下基本通信系統(tǒng)的性能的，使得系統(tǒng)能夠識(shí)別并且避免有強(qiáng)干擾存在的頻段。

圖10 跳頻擴(kuò)頻信號(hào)調(diào)制電路

　　跳頻擴(kuò)頻信號(hào)調(diào)制是使用集成芯片來實(shí)現(xiàn)的，如圖10所示。具體的流程：壓控芯片MAX8038提供的高頻擴(kuò)頻載波信號(hào)被發(fā)送到集成芯片 MC1496，由該芯片完成載波信號(hào)與FSK調(diào)制信號(hào)的幅度調(diào)制操作。芯片MC1496是一種乘法器，它工作在抑制載波幅值調(diào)制模式。在抑制載波幅度調(diào)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(hào)產(chǎn)生芯片 MAX8038是一種壓控信號(hào)發(fā)生器，信號(hào)的頻率為10 kHz～ 20 MHz。跳頻擴(kuò)頻信號(hào)的解調(diào)原理與調(diào)制過程是相似的，調(diào)制后的高頻擴(kuò)頻信號(hào)被發(fā)送到MC 14%乘法器芯片，與前面過程同頻的載波信號(hào)相乘進(jìn)行幅度解調(diào)操作，就可以得到跳頻擴(kuò)頻信號(hào)的解調(diào)信號(hào)。

　　4 總線系統(tǒng)通信性能測(cè)試

　　為了對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)估，實(shí)驗(yàn)測(cè)試了系統(tǒng)在不同的數(shù)據(jù)傳輸速率下的各個(gè)控制端口接收、發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸誤碼率情況。

　　實(shí)驗(yàn)測(cè)試是以在某個(gè)固定數(shù)據(jù)傳輸速率下，先測(cè)試主控制單元，后測(cè)試每個(gè)從控制單元的順序進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)可 以通過編程設(shè)置相應(yīng)按鈕的功能來實(shí)現(xiàn)測(cè)試的要求，比如，如果需要測(cè)試主控制單元發(fā)送信號(hào)時(shí)，各從控制單元接收信號(hào)的誤碼率，可以直接按下事先設(shè)置好的按鈕，使系統(tǒng)中的主控制單元進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)，直到該控制按鈕被再次按下時(shí)為止。實(shí)驗(yàn)發(fā)送的數(shù)據(jù)被設(shè)置為從00H到FFH的循環(huán)，這樣在接收端通過接收到的數(shù)據(jù)值與事先設(shè)置好的值比較，就可以知道數(shù)據(jù)發(fā)送的正確與否。如果接收到的數(shù)據(jù)與事先設(shè)置的數(shù)據(jù)不相等，則錯(cuò)誤次數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)將加1。在實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置每次發(fā)送的字節(jié)數(shù)為5 000次，這樣能夠較準(zhǔn)確地評(píng)估系統(tǒng)的性能，排除一些偶然的因素。具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所列。

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

　　實(shí)驗(yàn)表明，在汽車內(nèi)利用汽車線束進(jìn)行電力線束載波通信是可行的。該技術(shù)能夠在減少汽車內(nèi)使用的線束的基礎(chǔ)上，提高汽車的智能化水平。電力線束載波技術(shù)在汽車內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸方面有很大的應(yīng)用前景。