专利名称：一种汽车空调控制器与外接设备间的通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车电子技术领域，特别的涉及一种汽车空调控制器与外接输入输出 设备的通信，即应用于空调控制器与车载CD系统之间，或空调控制器与中控台之间的通
信°
背景技术：
现有技术中，汽车空调控制器用于控制汽车内部的温度，控制对象包括温度混合 风门执行器、吹风模式风门执行器、新风风门执行器、压缩机、鼓风机等部件，所述汽车空调 控制器分别完成以下功能出风口温度的调节、吹风模式调节(例如吹头、吹脚、除霜、吹 窗)、新风或内循环、压缩机0N/0FF、鼓风机转速调整等。控制器本身包含硬件电路、IXD显 示界面、按键、以及壳体等。所述汽车空调控制器除了连接各种执行部件外，还要连接各种 传感器，例如外温传感器、室内温度传感器、蒸发温度传感器、阳光传感器、水温传感器等， 用于检测外部状态的变化。此外，控制器还需要与车内其它部件交流信号与状态，如车速、 雨刮、倒档、A/C请求、后窗加热请求、后窗加热应答、K-Line通信等。汽车空调控制器与人的交互是通过控制器上的按键、指示灯及IXD显示屏来实现 的，但有一种设计方案是将空调控制器制作成一个控制盒(无显示、无按键)，而将其按键 输入集成在⑶机键盘上、空调工作模式显示集成在⑶机的显示单元如VFD、IXD上。这就 需要控制盒能与CD机实现通信，从而实现空调吹风模式切换、温度升降、及内外气切换等 按键的输入，以及空调工作模式的输出指示功能。但是，现有的通信协议相对比较复杂，而 且稳定性以及可靠性较低，甚至其工作方式经常会影响客户操作空调的响应速度，发送上 也不能保证显示的可靠稳定。鉴于以上的现实需要，一种新的效果好、简单、可靠性较高的汽车空调控制器与外 接设备间的通信系统的发明是势在必行的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的通信协议相对比较复杂，而且稳定性以及可靠 性较低，甚至其工作方式经常会影响客户操作空调的响应速度，发送上也不能保证显示的
可靠稳定等。本发明的目的是提供一种空调控制器与⑶机串行通信的接口电路与通信协议， 即汽车空调控制器与外接设备间的通信系统。—种汽车空调控制器与外接设备间的通信系统，其包括空调控制器与CD机的串 行通信接口电路及通信协议，其特征在于，所述接口电路的空调控制器单片机串行通信数 据发送端TX连接第一光耦Ul阴极(cathode)，第一光耦Ul阳极(anode)通过第一电阻Rl 接+5V电源，第一光耦Ul集电极(collector)通过第二电阻R2接+12V电源，第一光耦Ul 发射极(emitter)通过汽车线束、第三电阻R3连接到第二光耦U2阳极，第二光耦U2阳极 通过第四电阻R4连接到地，第二光耦U2阴极直接连接到地。第二光耦U2集电极通过第六电阻R6连接到CD机单片机的串行通信数据接收端，第二光耦U2集电极通过第五电阻R5连接到+5V电源，第二光耦U2发射极直接连接到地。⑶机单片机的串行通信数据发送端TX连接第三光耦U3阴极，第三光耦U3阳极 通过第七电阻R7接+5V电源，第三光耦U3集电极通过第八电阻R8接+12V电源，第三光耦 U3发射极通过汽车线束、第九电阻R9连接到第四光耦U4阳极，第四光耦U4阳极通过第十 电阻RlO连接到地，第四光耦U4阴极直接连接到地。第四光耦U4集电极通过第十二电阻 R12连接到空调控制器单片机的串行通信数据接收端RX，第四光耦U4集电极通过第十一电 阻Rll连接到+5V电源，第四光耦U4发射极直接连接到地。所述5V和12V电平的转化电路为第一光耦(Ul)和第三光耦(U3)。所述12V和5V电平的转化电路为第二光耦(U2)和第四光耦(U4)。所述限流电路为接+12V电源的的第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第八电阻(R8) 及第九电阻(R9)。所述下拉电路为接地的第四电阻(R4)及第十电阻(RlO)。传输数据量小，其中显示设备发送的为一个8位的数据位，高2位bit定义按键分 类，低6位bit用于确定具体按键，预留了一定的定义空间，方便以后按键定义的扩充；空调 控制器发送的也是一个8位的数据位，高4位显示分类，低4位用于确定显示内容。对于按键数据采用中断接收，显示数据采用周期发送。它支持全双工的，能及时的接收和发送需要传输的数据。校验位能使接收设备知道一个位的状态，有机会判断是否有噪声干扰了通信或者 传输和接收数据是否不同步。接口电路特征在于，空调控制器内部单片机通过串行通信数据发送端口 TX发送 数据波形，其电压幅值为5V、波特率为2. 4Kbit/s到9. 6Kbit/s，经过光耦输出波形频率不 变，电压幅值升至12V并且反向(当输入端为高电平时输出为低电平)，然后通过连接端子 及线束输出到CD机的串行通信数据接收端，在CD机内部再次经过光耦输出脉冲频率不变， 幅值降至5V并且再次反向(保证⑶机内单片机接收到的数据波形特征与空调控制器发送 的数据波形一致)，并进入CD机内部单片机的串行通信数据接收端口 RX，CD机的单片机按 照通信协议对数据波形进行处理。与之相反，CD机内部的单片机通过串行通信数据发送端 口 TX发送数据波形，并以同样的电路形式将数据波形发送到空调控制器内部单片机数据 接收端口 RX，空调控制器的单片机按照通信协议对数据波形进行处理。本接口电路以光耦为核心，实现了内部电源与端口的隔离，并且实现了 5V和12V 电平的转化，输出非常稳定，且驱动能力强；采用电阻限流技术，保证了 IC在正常工作时发 生通信端口对12V电源、对地短路时仍不会烧毁接口电路，其电流仍在IC正常承受范围之 内，满足了汽车自保护功能要求。通信协议特征在于，传输数据格式定义简单可靠，发送和接收方式合理，在传输的 过程中添加了数据的校验，保证了数据传输的准确性。本发明的有益效果是接口电路保证了输出波形与输入波形的一致，驱动能力强， 抗干扰能力强，且具有端口对12V电源和地的短接保护功能，通信协议简单稳定可靠，控制 器采用中断接收，周期发送的工作方式，完全不影响客户操作空调的响应速度，发送上也能 保证显示的可靠稳定。
通过以下对本发明的实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、 具体结构特征和优点。其中，附图为图1为本发明提供的一种空调控制器与⑶机的串行通信接口电路图。
具体实施例方式本发明是应用在汽车电子技术领域的一种汽车空调控制器与外接设备间的通信 系统，是在对现有的汽车空调控制器与外接设备间的通信系统的缺点的基础上作出的重大 改进，具有非常重要的实践意义。如图1所示，为本发明提供的一种空调控制器与CD机的串行通信接口电路的具体 电路图，空调控制器地线与CD机地线通过端子及线束连接，空调控制器单片机串行通信数 据发送端TX连接第一光耦Ul阴极(cathode)，第一光耦Ul阳极(anode)通过第一电阻Rl 接+5V电源，第一光耦Ul集电极(collector)通过第二电阻R2接+12V电源，第一光耦Ul 发射极(emitter)通过汽车线束、第三电阻R3连接到第二光耦U2阳极，第二光耦U2阳极 通过第四电阻R4连接到地，第二光耦U2阴极直接连接到地。第二光耦U2集电极通过第六 电阻R6连接到CD机单片机的串行通信数据接收端，第二光耦U2集电极通过第五电阻R5 连接到+5V电源，第二光耦U2发射极直接连接到地。与此类似，⑶机单片机的串行通信数据发送端TX连接第三光耦U3阴极，第三光耦 U3阳极通过第七电阻R7接+5V电源，第三光耦U3集电极通过第八电阻R8接+12V电源， 第三光耦U3发射极通过汽车线束、第九电阻R9连接到第四光耦U4阳极，第四光耦U4阳极 通过第十电阻RlO连接到地，第四光耦U4阴极直接连接到地。第四光耦U4集电极通过第 十二电阻R12连接到空调控制器单片机的串行通信数据接收端RX，第四光耦U4集电极通过 第十一电阻Rll连接到+5V电源，第四光耦U4发射极直接连接到地。接口电路的工作原理为由空调控制器单片机串行通信数据发送端发送一波特率为2. 4Kbit/s、幅值为5V 的数据波形，经过第一光耦Ul及第二光耦U2输出数据波形到CD机单片机，根据光耦的工 作原理可知，当空调控制器单片机的输出信号为低电平时，第一光耦Ul内部发光二极管导 通从而发射极与集电极导通，因为第一光耦Ul的集电极通过第二电阻R2接到+12V电源 上，通过第三电阻R3和第四电阻R4连接到地，所以发射极输出的导通信号电流约为10mA， 即(12v-3v)/(0. 47k+0. 47k) = 10mA，可使第二光耦U2内部发光二极管导通，从而发射极与 集电极导通，因为第二光耦U2发射极是直接连接到地的，所以由第二光耦U2集电极输出到 CD机单片机的信号为一低电平。与此相反，当空调控制器单片机的输出信号为5V高电平时，第一光耦Ul不导通， 输出信号被第四电阻拉为低电平，第二光耦不导通，由于第二光耦U2集电极是通过第五电 阻R5连接到5V电源的，所以输出到CD机单片机的信号为5V的高电平。所以CD机单片机 的输入信号与空调控制器单片机的输出信号是一致的。由于采用了同样的发送和接收电 路，空调控制器单片机的输入信号与CD机单片机的输出信号也是一致的。第二电阻R2、第三电阻R3、第八电阻R8和第九电阻R9值为0. 47K，用于保证外接端口对+12V电源和对地短路时，光耦的输入电流为12V/0. 47K = 26mA，不超过50mA，保证 光耦不会损坏。第四电阻R4和第十电阻R10，用于当空调控制器或⑶机有不确定信号输入时，将 第二光耦或第四光耦输入端下拉到地，从而无输出到单片机，此设计用于防止杂波干扰。通信协议数据格式定义
权利要求
1.一种汽车空调控制器与外接设备间的通信系统，其包括空调控制器与CD机的串行 通信接口电路及通信协议，其特征在于，所述接口电路的空调控制器单片机串行通信数据 发送端TX连接第一光耦Ul阴极(catbode)，第一光耦Ul阳极(anode)通过第一电阻Rl接 +5V电源，第一光耦Ul集电极(collector)通过第二电阻R2接+12V电源，第一光耦Ul发 射极(emitter)通过汽车线束、第三电阻R3连接到第二光耦U2阳极，第二光耦U2阳极通 过第四电阻R4连接到地，第二光耦U2阴极直接连接到地。第二光耦U2集电极通过第六电 阻R6连接到⑶机单片机的串行通信数据接收端，第二光耦U2集电极通过第五电阻R5连 接到+5V电源，第二光耦U2发射极直接连接到地。
2.如权利要求1所述的一种汽车空调控制器与外接设备间的通信系统，其特征在于， CD机单片机的串行通信数据发送端TX连接第三光耦U3阴极，第三光耦U3阳极通过第七电 阻R7接+5V电源，第三光耦U3集电极通过第八电阻R8接+12V电源，第三光耦U3发射极 通过汽车线束、第九电阻R9连接到第四光耦U4阳极，第四光耦U4阳极通过第十电阻RlO 连接到地，第四光耦U4阴极直接连接到地。第四光耦U4集电极通过第十二电阻R12连接 到空调控制器单片机的串行通信数据接收端RX，第四光耦U4集电极通过第十一电阻Rll连 接到+5V电源，第四光耦U4发射极直接连接到地。
3.如权利要求1所述的一种汽车空调控制器与外接设备间的通信系统，其特征在于， 所述5V和12V电平的转化电路为第一光耦(Ul)和第三光耦(U3)。
4.如权利要求1所述的一种汽车空调控制器与外接设备间的通信系统，其特征在于， 所述12V和5V电平的转化电路为第二光耦(U2)和第四光耦(U4)。
5.如权利要求1所述的一种汽车空调控制器与外接设备间的通信系统，其特征在于， 所述限流电路为接+12V电源的的第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第八电阻(R8)及第九电 阻(R9)。
6.如权利要求1所述的一种汽车空调控制器与外接设备间的通信系统，其特征在于， 所述下拉电路为接地的第四电阻(R4)及第十电阻(RlO)。
7.如权利要求1所述的一种汽车空调控制器与外接设备间的通信系统，其特征在于， 所述显示设备发送的为一个8位的数据位，高2位bit定义按键分类，低6位bit用于确定 具体按键，并预留方便以后按键定义的扩充的定义空间，空调控制器发送的也是一个8位 的数据位，高4位显示分类，低4位用于确定显示内容。
8.如权利要求1所述的一种汽车空调控制器与外接设备间的通信系统，其特征在于， 对于按键数据采用中断接收，显示数据采用周期发送。
9.如权利要求1所述的一种汽车空调控制器与外接设备间的通信系统，其特征在于， 其支持全双工，能及时的接收和发送需要传输的数据。
10.如权利要求1所述的一种汽车空调控制器与外接设备间的通信系统，其特征在于， 校验位能使接收设备知道一个位的状态，以根据上述位的信息判断是否有噪声干扰了通信 或者传输和接收数据是否不同步。
全文摘要
本发明汽车空调控制器与外接设备间的通信系统，其包括空调控制器与CD机的串行通信接口电路及通信协议，本接口电路以光耦为核心，实现了内部电源与端口的隔离，并且实现了5V和12V电平的转化，输出非常稳定，且驱动能力强；采用电阻限流技术，保证了IC在正常工作时发生通信端口对12V电源、对地短路时仍不会烧毁接口电路，其电流仍在IC正常承受范围之内，满足了汽车自保护功能要求，而传输数据格式定义简单可靠，发送和接收方式合理，在传输的过程中添加了数据的校验，保证了数据传输的准确性。
文档编号H04L29/08GK102111442SQ201010619108
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者倪孟雄, 彭雄飞, 徐亮 申请人:上海奉天电子有限公司