基于LIN總線的多點式聲效發生系統的方案設計

張天宇 黃喆 趙治軍 吳巖 荊亞杰

摘 要：在交通發達的現代社會，由于環境保護及減少能源的需求出現了電動汽車，但由于電動汽車在低速行駛過程中不會產生像傳統燃油車輛那樣的發動機聲浪，其使用時噪聲很低，這也就意味這會對路上行人身安全產生威脅，因此進一步加強對電動車安全提醒裝置的研究非常有必要。基于此，文章主要分析了基于LIN總線的多點式聲效發生控制系統的設計概念。

關鍵詞：LIN總線；聲效；安全；設計

中圖分類號：U462 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988（2018）12-97-03

Abstract： In the modern society with developed traffic， electric vehicles have appeared due to environmental protection and the demand for reducing energy. However， the electric vehicles will not produce sound waves like traditional fuel vehicles during low speed driving. The noise is very low in use， which means that this will threaten the safety of pedestrians in the Road， so， it is very necessary to strengthen the research on the safety warning device for electric vehicles. Based on this， this paper mainly analyzes the design concept of multi point sound generating control system based on LIN bus.

Keywords： LIN bus； sound effect； safety； design

CLC NO.： U462 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2018）12-97-03

1 LIN總線概述

LIN（Local Interconnect Network）是一種低成本的串行通訊網絡，用于實現汽車中的分布式電子系統控 制，為汽車網絡 CAN 總線等提供輔助功能是LIN總線的主要目的。因此，LIN總線是一種輔助型的總線網絡，主要應用在在不需要 CAN 總線的高傳輸速率和多功能的場合，比如電動后視鏡，汽車門鎖等的通訊。傳輸協議規范、傳輸媒體規范開發工具接口規范和用于軟件編程的接口是LIN總線的三個標準，LIN總線從硬件與軟件的接口和可預測的電磁兼容特性的角度出發保證了網絡節點之間互操作性。

2 基于LIN總線的多點式聲效發生系統的方案設計

如圖1所示，將聲效發生模塊布置在汽車的四個角上，發聲模塊的控制網絡使用單個LIN網絡：一個主節點，三個從節點，符合于LIN網絡的一主多從結構形式。多點式能夠增加聲音的覆蓋面，在有行人的情形下，更加真實地模擬普通汽車對行人的影響，不致行人誤判汽車的動作。例如當車輛右轉彎向前行駛時可以將其汽車右前方的喇叭加大聲響而其他喇叭可以不響，電源使用汽車自帶的12v蓄電池電源。主節點負責從網絡上收集汽車的運動信號，包括車速信號，轉向信號，檔位信號，加速信號等，來控制喇叭的狀態及何種信號發出，對聲效發生模塊和從節點進行控制，而從節點主要是控制聲效發生模塊，如圖2所示。

3 基于LIN的多點式聲效發生控制系統的設計

3.1 系統的硬件結構選型

根據基于LIN總線的聲效發聲控制系統所要實現的功能，設計系統的硬件結構如下所述：

（1）采用Atmel公司生產的51單片機AT89S51作為主控制器芯片；

（2）采用TJA1020作為LIN總線收發器，采用TJA1050作為CAN總線收發器，這兩種收發器用來隨時接收總線的各種狀態，來具體確定采用何種控制策略；

（3）采用CAN控制器SJA1000來收集CAN總線上的信息，并將其轉化為主控制器AT89S51能夠識別的位數據流；

（4）采用MAX5024作為電壓調節器，將汽車蓄電池提供的12v電壓調節成5v。

3.2 系統的軟件設計

軟件程序包括以下三個方面的內容：串口通訊的初始化，接收函數，發送函數；串口通訊的初始化主要是對單片機的寄存器進行開中斷與波特率的設置，還要求單片機能夠控制收發器TJA1020的睡眠模式與普通斜率模式使系統能夠正常地工作。

此次設計使用單片機為51單片機，它適用于各種較為低端的場合，作為本次設計的單片機非常合適。所使用的編譯器為Keil uVersion2，是C語言軟件開發系統，可生成16位hex文件，將其下載到單片機中，單片機就可以正常工作了，編輯程序時必須在英文狀態下進行編寫否則會出現不可預料的錯誤，它對于中文格式不是很兼容。

本次試驗采用C語言為此次編程語言，在接收與發送程序上，在串行口控制寄存器SCON有兩個與通訊相關的標志位，分別為接收標志位RI與發送標志位TI，用中斷方式觸發接收或發送程序，使用一個字符型變量Statue來區分單片機進行異步串行口通訊時的發送或接收狀態，使單片機處于半雙工工作狀態，使單片機的發送與接收不互相干涉。波特率的設置也可以通過設置定時器的工作方式來設定，本次為T0定時器八位自動重裝。

3.2.1 控制策略

對于聲效發生控制系統的控制策略可以用軟件編程來實現，以車速，檔位，汽車轉向方向等作為輸入信號，以發聲模塊發出的聲音作為輸出信號，以車速為例，其他因素暫不考慮，如圖3所示設定汽車起動后立即發出聲音，在汽車行駛過程中車速在10km/h至30km/h的速度時在車速上升時發出聲音，下降時并不發出聲音并在汽車行駛過程中設定閾值10km/h，若車速小于10km/h，將發出聲音，很可能汽車此時處于減速轉向或減速停車狀態，這時候很有必要提醒行人注意汽車的行駛狀態保護行人的人身安全。

4 控制系統電路原理圖

確定好硬件的選型之后，就可以用Protues軟件來繪制電路原理圖如圖4圖5，主節點包含的電子元件主要有主控制器AT89S51、LIN總線收發器TJA1020、電壓調節器MAX5024、CAN控制器SJA1000和CAN總線收發器TJA1050；從節點用到的電子元件主要有主控制器AT89S51、LIN總線收發器TJA1020、電壓調節器MAX5024。與主節點相比較從節點沒有CAN控制器SJA1000和CAN總線收發器TJA1050，其他元件的連接方式與主節點基本相同。

5 結論

根據車輛路試試驗試驗結果，證明基于LIN總線的多點式控制策略設計方案，可以很好的起到提醒行人的作用。電動汽車聲效美學設計“有聲”勝“無聲”，電動車音效設計是未來電動汽車的一大設計趨勢，這不僅有助于汽車安全且兼顧美感。并且很好的解決了人-車-路的問題，是一個值得深入研究的問題。

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