另外，主控制单元还扩展了一个系统状态信息显示模块，该模块通过一系列LED来显示系统内各从控制单元的运行状态。由于主控制单元的接口较多，所以采用了具有33个输入/输出引脚的作为主控制单元控制CPU。
对于各个从控制单元，由于它们不需要与系统外部的模块进行信息交流，不需要有太多的外部接口，所以选用了具有较少21个输入/输出引脚的PIC16F873单片机作为从控制单元控制CPU，以节约成本。从控制单元包括CPU模块、载波通信模块以及控制负载的电力电子模块。
3.2 FSK调制、解调的实现
在载波通信系统中，从CPU模块出来的信号是经过编码处理的二进制数据序列。本系统采用的信号调制、解调过程分为两层，即FSK调制解调以及扩频调制解调。
本系统中，FSK调制策略的实现是通过使用两个集成芯片来完成的： 一个作为调制芯片，另一个作为解调芯片。系统的FSK调制是通过使用压控晶振(VCO)芯片实现的。该芯片产生一个正弦波，其输出信号的频率与加到该芯片的直流电压成正比。通过改变VCO芯片的给定电压，就可以改变其输出交流信号波形的频率，然后利用这个交流正弦波进行FSK调制。具体电路如图8所示。从图中可以看出，系统采用了信号发生器芯片XR2206。该芯片是一个多用途电压控制晶振器，特别适用于FSK信号调制。芯片只需要很少的外围器件就能够正常工作。芯片引脚7及引脚8处的电阻与引脚6处的电容一起决定了设备在逻辑"1”及逻辑“0”处的信号频率。引脚3处的分压电路用来对芯片的输出正弦信号进行整形。（引脚3及引脚6处的外接电路图中未画出。）
图8 FSK信号调制电路
FSK信号的解调是通过一个锁相环集成芯片来实现的。该锁相环使得输入信号波形保持频率锁定。当输入信号波形的频率改变时，锁相环将产生一个错误标志信号，促使锁相环改变锁定频率，以重新匹配输入信号的频率。通过仔细地调节芯片电路，使得锁定频率与逻辑“1”及逻辑“0”两个频率的中间频率相一致。具体的解调电路如图9所示。
由图可见，系统是通过芯片RC2211N来进行FSK解调操作的。根据上面的分析，该芯片是基于一个锁相环拓扑原理工作的。电路中重要的外部元件包括引脚8及引脚13的外接元件。这些元件的参数设置了锁相环的中间频率、衰减系数及增益。根据系统的设计，信号经过FSK调制后，将被发送到跳频扩
频调制模块以对信号进行跳频扩频调制。
图9 信号FSK解调电路
3.3 跳频扩频信号调制、解调的实现
结合汽车内的电磁环境及汽车电力线束载波信道特性，系统采用了跳频扩频调制方式。跳频扩频系统不论慢跳还是快跳，一般输入调制信号是已调制数字信号s(t)，其载波一般采用中频波段，然后进入跳频系统的“变频器”(乘法器)，与受控于PN码的“频率合成器”所提供的随机改变其频率值的另一射频，作为载波与之相“混频”后，由带通滤波器输出发送信号，构成扩频调制系统发送模块。而在接收端，进行与此相反的一个过程。信号调制是用来提高在强干扰条件下基本通信系统的性能的，使得系统能够识别并且避免有强干扰存在的频段。
图10 跳频扩频信号调制电路
跳频扩频信号调制是使用集成芯片来实现的，如图10所示。具体的流程： 压控芯片MAX8038提供的高频扩频载波信号被发送到集成芯片MC1496，由该芯片完成载波信号与FSK调制信号的幅度调制操作。芯片MC1496是一种乘法器，它工作在抑制载波幅值调制模式。在抑制载波幅度调制模式下，载波频率没有被传输，这样就能够得到更大的传输效率。高频载波信号产生芯片MAX8038是一种压控信号发生器，信号的频率为10 kHz～ 20 MHz。跳频扩频信号的解调原理与调制过程是相似的，调制后的高频扩频信号被发送到MC 14%乘法器芯片，与前面过程同频的载波信号相乘进行幅度解调操作，就可以得到跳频扩频信号的解调信号。
4 总线系统通信性能 测试
为了对系统的性能进行评估，实验 测试 了系统在不同的数据传输速率下的各个控制端口接收、发送的数据传输误码率情况。
实验测试是以在某个固定数据传输速率下，先测试主控制单元，后测试每个从控制单元的顺序进行的。实验可以通过编程设置相应按钮的功能来实现测试的要求，比如，如果需要测试主控制单元发送信号时，各从控制单元接收信号的误码率，可以直接按下事先设置好的按钮，使系统中的主控制单元进行发送数据状态，直到该控制按钮被再次按下时为止。实验发送的数据被设置为从00H到FFH的循环，这样在接收端通过接收到的数据值与事先设置好的值比较，就可以知道数据发送的正确与否。如果接收到的数据与事先设置的数据不相等，则错误次数统计数将加1。在实验中，设置每次发送的字节数为5 000次，这样能够较准确地评估系统的性能，排除一些偶然的因素。具体的实验数据如表1所列。
表1 实验数据
实验表明，在汽车内利用汽车线束进行电力线束载波通信是可行的。该技术能够在减少汽车内使用的线束的基础上，提高汽车的智能化水平。电力线束载波技术在汽车内的数据传输方面有很大的应用前景。
本文关键字：汽车 载波通信，通信技术 - 载波通信
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