汽車(chē)電力載波總線(xiàn)系統的應用設計

主控制模塊沒(méi)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(jìn)行信息交流的作用，包括人機接口及CAN總線(xiàn)模塊。通過(guò)該部分，系統可以接收由外部發(fā)送過(guò)來(lái)的命令，同時(shí)也能夠將本系統的各個(gè)單元模塊狀態(tài)信息發(fā)送給外部系統。內部系統方面，主控制單元的任務(wù)是將外部來(lái)的命令轉化為具體的控制內容，發(fā)送給系統內的各個(gè)從控制單元，以及接收各個(gè)從控制單元發(fā)送上來(lái)的狀態(tài)信息，并對整個(gè)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(guò)一個(gè)鎖相環(huán)集成芯片來(lái)實(shí)現的。該鎖相環(huán)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(shí)，鎖相環(huán)將產(chǎn)生一個(gè)錯誤標志信號，促使鎖相環(huán)改變鎖定頻率，以重新匹配輸入信號的頻率。通過(guò)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(gè)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(jiàn)，系統是通過(guò)芯片RC2211N來(lái)進(jìn)行FSK解調操作的。根據上面的分析，該芯片是基于一個(gè)鎖相環(huán)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(huán)的中間頻率、衰減系數及增益。根據系統的設計，信號經(jīng)過(guò)FSK調制后，將被發(fā)送到跳頻擴頻調制模塊以對信號進(jìn)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(shí)現

　　結合汽車(chē)內的電磁環(huán)境及汽車(chē)電力線(xiàn)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(jìn)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(fā)送信號，構成擴頻調制系統發(fā)送模塊。而在接收端，進(jìn)行與此相反的一個(gè)過(guò)程。信號調制是用來(lái)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(lái)實(shí)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(fā)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(méi)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(chǎn)生芯片 MAX8038是一種壓控信號發(fā)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(guò)程是相似的，調制后的高頻擴頻信號被發(fā)送到MC 14%乘法器芯片，與前面過(guò)程同頻的載波信號相乘進(jìn)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(xiàn)系統通信性能測試

　　為了對系統的性能進(jìn)行評估，實(shí)驗測試了系統在不同的數據傳輸速率下的各個(gè)控制端口接收、發(fā)送的數據傳輸誤碼率情況。

　　實(shí)驗測試是以在某個(gè)固定數據傳輸速率下，先測試主控制單元，后測試每個(gè)從控制單元的順序進(jìn)行的。實(shí)驗可 以通過(guò)編程設置相應按鈕的功能來(lái)實(shí)現測試的要求，比如，如果需要測試主控制單元發(fā)送信號時(shí)，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(jìn)行發(fā)送數據狀態(tài)，直到該控制按鈕被再次按下時(shí)為止。實(shí)驗發(fā)送的數據被設置為從00H到FFH的循環(huán)，這樣在接收端通過(guò)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(fā)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(shí)驗中，設置每次發(fā)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(shí)驗數據如表1所列。

表1 實(shí)驗數據

　　實(shí)驗表明，在汽車(chē)內利用汽車(chē)線(xiàn)束進(jìn)行電力線(xiàn)束載波通信是可行的。該技術(shù)能夠在減少汽車(chē)內使用的線(xiàn)束的基礎上，提高汽車(chē)的智能化水平。電力線(xiàn)束載波技術(shù)在汽車(chē)內的數據傳輸方面有很大的應用前景。