一种基于恒流源的方向盘控制系统及学习方法与流程

本发明涉及车机控制器的技术领域，尤其涉及一种基于恒流源的复用检测口的方向盘控制系统电路及其学习方法。

背景技术：

随着电子、计算机、通讯技术的发展，人们对汽车驾驶辅助系统功能的需求也越来越多，多功能方向盘也随着技术的发展千变万化，各种各样的控制按键都跑到方向盘上了，多功能方向盘是指在方向盘两侧或者下方设置一些功能键，包括导航音响控制、车载电话、定速巡航、空调调节、安全气囊以及换挡拔片等等。多功能方向盘的好处在于驾驶员可以直接在方向盘上操控车内很多的电子设备，不需要在中控台上寻找各类按钮，可以专心的注视前方，从而将更多的精力集中在车辆操控上，大大提高行车安全性。

基于上述情况，目前方向盘按键电路通常为电阻分压式，按不同按键时可等效输出不同的阻值，主机通过识别不同的阻值判断不同的功能按键，分别用于控制音频播放器、导航、空调的控制器。不同厂家的不同功能的方向盘按键所对应的等效输出电阻不一样，通常是100ohms、1kohms、10kohms。在现有技术中，方向盘上的不同按键可以等效为不同阻值的电阻，通常的检测电路如图1所示，方向盘控制器通过外接上拉电阻和开关三极管到mcu外部的电路电源vcc，mcu根据其内部的adc采样模块在节点a上所采集的电压值，来识别方向盘上的不同按键。

目前，市面上不同厂家的方向盘按键的阻值大小并不兼容统一，通常可以分为100ohms，1kohms，10kohms三种阻值，其对应的检测电路上配置的上拉分压电阻阻值不同，如果仍用图1的检测电路，在对不同阻值的方向盘按键进行检测时会影响所述adc采样模块的检测范围和精度。所以，为了兼容这3种不同阻值的方向盘按键的识别效果，通常采用的控制电路如图2所示，将3种不同阻值的上拉电阻对应接到3个开关三极管，来实现mcu的io开关控制1、io开关控制2和io开关控制3这3个io开关控制模块分别控制这3个开关三极管的通断，同时mcu接收adc采样1、adc采样2和adc采样3这3个adc采样模块对所述3种不同阻值的上拉电阻的采样电压。mcu通过所述io开关控制模块发出控制信号，所述开关三极管根据所述控制信号从3种不同阻值的上拉电阻中接通与所述方向盘控制器内部匹配按键的目标上拉电阻。但上述控制电路需采用较多的外接电阻、三极管等元件，使得电路的器件和pcb所占面积空间增大。

技术实现要素：

为了克服上述技术缺陷，提出以下技术方案：一种基于恒流源的方向盘控制系统，该方向盘控制系统包括方向盘控制器，该方向盘控制系统还包括集成恒流源模块和adc采样模块的mcu，其中，恒流源模块的信号输出端与adc采样模块的信号采样端连接，并复用所述mcu的一个预设芯片引脚；所述mcu通过所述预设芯片引脚连接所述方向盘控制器，用于当检测到所述方向盘控制器内部的按键触发信号时，控制所述恒流源模块通过所述预设芯片引脚轮流切换输出的不同档位的电流信号，同时控制所述adc采样模块在所述预设芯片引脚上采样被触发的按键的测试键值电压，并进行匹配判断，再控制所述恒流源模块在所述预设芯片引脚上输出选定的匹配档位的电流信号，使得所述mcu完成检测识别所述方向盘控制器内部被触发的按键对应的键值电压。

进一步地，所述mcu还用于判断所述方向盘控制器内部被触发的按键在所述恒流源模块的不同电流档位下的测试键值电压是否处于预设电压范围内，是则控制所述恒流源模块在所述预设芯片引脚上选定输出匹配档位的电流；

其中，所述预设电压范围是一种默认键值电压的误差允许范围值，并且是预先存储在所述mcu中。

进一步地，所述恒流源模块包括预设数量的电流档位，它们分别对应匹配所述方向盘控制器内部预设数量的不同电阻值的按键，使得所述不同电阻值的按键的键值电压都等于所述adc采样模块的参考工作电压的一半。

一种基于所述方向盘控制系统的学习方法，所述学习方法包括：步骤1：当所述mcu检测到来自所述方向盘控制器其内部的按键触发信号时，所述mcu控制所述恒流源模块轮流切换输出的不同档位的电流信号，并由所述adc采样模块实时采集不同电流档位下的测试键值电压；步骤2：判断所述方向盘控制器内部被触发的按键的测试键值电压是否在于预设电压范围内，是则所述mcu控制所述恒流源模块在所述预设芯片引脚上选定输出匹配档位的电流；步骤3：所述被触发的按键加载基于匹配的电流档位的键值电压，并执行所述按键对应的功能；其中，所述预设电压范围为预先存储在所述mcu中，是一种默认键值的误差允许范围值。

进一步地，在所述mcu内部，所述adc采样模块与所述恒流源模块复用一个芯片引脚。

本技术方案将mcu内部的恒流源提供的待轮流切换电流档位作为电流测试信号，同时结合mcu内部的adc采样模块对按键电压值的实时检测结果，完成匹配阻值的方向盘按键的检测识别，相对于现有技术，本技术方案代替现有技术使用mcu内部的多个io控制开关去控制外接电阻、三极管等元件而兼容不同等效阻值的方向盘按键，节省控制芯片外围器件数目和印刷电路板所占的面积。

本技术方案还通过复用mcu内部的恒流源的pin脚及其内部的adc采样模块的pin脚，达到仅用一个pin脚实现检测一组不同的方向盘按键的目的，从而节省芯片的pin脚资源。

附图说明

图1为现有技术中的一种单检测口的方向盘按键控制电路的电路示意图；

图2为现有技术中的一种多检测口的方向盘按键控制电路的电路示意图；

图3为本发明实施例提供的一种基于恒流源的复用检测口的方向盘按键控制电路的电路示意图。

具体实施方式

为了更清楚的对本发明进行说明，下面给出具体实施例以进行进一步的说明。

本发明实施例提供了一种基于恒流源的方向盘控制系统，相对于现有技术，所述方向盘控制系统的mcu采用恒流源加adc采样模块，省去mcu外部的三极管连接上拉目标电阻的结构。如图3所示，所述方向盘控制系统包括mcu和方向盘控制器，而所述mcu内部包括恒流源模块和adc采样模块，其中，在所述mcu内部，恒流源模块的信号输出端与adc采样模块的信号采样端连接，并复用所述mcu的一个预设芯片引脚，该预设芯片引脚同时作为adc采样模块的采样引脚和恒流源模块的输入输出引脚，是一种复用引脚，从而达到仅用1个引脚实现检测一组方向盘按键的目的。

所述mcu的所述预设芯片引脚连接所述方向盘控制器，当检测到所述方向盘控制器内部的按键触发信号时，所述mcu控制所述恒流源模块轮通过所述预设芯片引脚轮流切换输出的不同档位的电流信号，同时控制所述adc采样模块通过所述预设芯片引脚采样被触发的按键的测试键值电压，并交由所述mcu进行匹配判断，具体为：判断所述方向盘控制器内部被触发的按键在所述恒流源模块的不同电流档位下的测试键值电压是否处于预设电压范围内，是则控制所述恒流源模块在所述预设芯片引脚上选定输出匹配档位的电流。当所述恒流源模块内部选定不同组特定档位的电流源从所述预设芯片引脚输出时，由于所述方向盘控制器内部的不同方向盘按键等效的不同阻抗，所以不同方向盘按键的等效电阻上会形成不同的键值电压，这些键值电压由所述adc采样模块检测，然后所述mcu将采样的键值电压与所述预设电压范围进行匹配判断。

当所述方向盘控制器内部被触发的按键在所述恒流源模块的某组电流档位下的测试键值电压是处于预设电压范围内，所述mcu控制所述恒流源模块在所述预设芯片引脚上输出选定的匹配档位的电流信号，使得所述mcu完成检测识别所述方向盘控制器内部被触发的按键对应的键值电压，所述mcu存储该键值电压，所述方向盘控制器内部被触发的按键开始执行对应的按键功能操作。

作为其中一种优选的实施例，所述恒流源模块包括预设数量的电流档位，它们分别对应匹配所述方向盘控制器内部预设数量的不同电阻值的按键，使得所述不同电阻值的按键的键值电压都等于所述adc采样模块的参考工作电压的一半。在本发明实施例中，所述预设数量设置为3，则所述恒流源模块内部配置有150ua、1.5ma、15ma三种电流档位，可兼容匹配等效电阻为100ohms，1kohms，10kohms的3种方向盘按键。具体地，150ua的电流档位匹配等效电阻10kohms的方向盘按键，则可以得到1.5v附近的电压值；1.5ma的电流档位匹配等效电阻1kohms的方向盘按键，则可以得到1.5v附近的电压值；15ma的电流档位匹配等效电阻100ohms的方向盘按键，则可以得到1.5v附近的电压值；又由于所述adc采样模块的参考工作电压设置为3.3v，且1.5v电压接近所述参考工作电压的一半，所以，在所述恒流源模块的轮流切换输出的电流档的作用下，所述adc采样模块获得较好的检测精度。

需要说明的是，上述实施例的方向盘按键的电阻值及电流档位值仅为示例性数值，在其他实施例中，电流档位及电阻值可以取其他值。同时为了便于操作，在实际应用过程中，所述方向盘按键控制器可以分成对称设置的两组方向盘按键控制器。例如，将音量提高按键、歌曲轮流切换按键中的上一由轮流切换按键设于左侧，将音量降低按键、歌曲轮流切换按键中的下二曲轮流切换按键设于右侧。当然，每组方向盘按键控制器上的按键的数量不一定是相等的，例如，第一个方向盘按键控制器可以设置音量提高按键、歌曲轮流切换按键中的上一由按键、电源开关按键、模式边择按键等，第二个方向盘按键控制器可以设置音量降低按键和歌曲轮流切换按键中的下一由按键等。其中，两个方向盘按键控制器可以独立工作，而各个方向盘内部的按键也是相互独立工作的。

本发明基于上述的方向盘控制系统，还提供一种方向盘按键检测的学习方法，所述学习方法包括：

步骤1：当所述mcu检测到来自所述方向盘控制器其内部的按键触发信号时，所述mcu控制所述恒流源模块轮流切换输出的不同档位的电流信号，则被触发的按键上会形成不同的键值电压，都由所述adc采样模块实时采集，然后将采集不同电流档位下的测试键值电压交由所述mcu进入步骤2进行匹配判断。

步骤2：判断所述方向盘控制器内部被触发的按键的测试键值电压是否在于预设电压范围内，即分别判断各个电流档位下的测试键值电压是否落在所述预设电压范围内，如果某组电流档下的测试键值电压落入所述预设电压范围内，则所述mcu控制所述恒流源模块在所述预设芯片引脚上选定输出匹配档位的电流，然后进入步骤3；否则，学习失败。其中，所述预设电压范围为预先存储在所述mcu中，是一种默认键值的误差允许范围值。

步骤3：所述被触发的按键加载基于匹配的电流档位的键值电压，所述方向盘控制器存储所述被触发的按键的按键定义，至此方向盘按键的学习成功，然后执行所述按键对应的功能。

作为其中一种优选的实施例，基于前述方向盘控制系统，所述恒流源模块内部配置有150ua、1.5ma、15ma三种电流档位，可兼容匹配等效电阻为100ohms，1kohms，10kohms的3种方向盘按键。当所述方向盘按键控制器检测到所述3种方向盘按键的其中一种按键的按压触发信号时，所述mcu控制所述恒流源模块轮轮流切换输出的上述3种不同档位的电流信号，同时控制所述adc采样模块通过所述预设芯片引脚采样被触发的按键的测试键值电压，然后判断所述方向盘控制器内部被触发的按键在所述恒流源模块的不同电流档位下的测试键值电压是否处于预设电压范围内，是则控制所述恒流源模块在所述预设芯片引脚上选定输出匹配档位的电流首次接方向盘时通过一小段程序学习去匹配方向盘阻抗。其中，匹配过程为分别轮流切换到150ua、1.5ma、15ma不同的电流档位，测试电压值是否在1.5v电压所允许的误差范围附件，如果是则选定匹配的恒流档位。相对于现有技术，本实施中所述恒流源模块轮流切换不同恒流档位是在所述mcu内部轮流切换，不需要外接开关三极管和上拉电阻，并且能够兼容多种阻值的方向盘按键而不需在外围设置过多的电子器件。有利于提高所述方向盘控制系统的兼容性和可靠性。

作为其中一种优选的实施例，在所述mcu内部，所述adc采样模块与所述恒流源模块复用一个芯片引脚，在所述mcu控制所述学习方法执行的过程中，所述adc采样模块与所述恒流源模块的复用芯片引脚先进行不同电流档位的电流信号轮流输出，再对应地采样各个测试键值电压，然后根据上述的匹配判断结果选定输出匹配档位下的电流信号，以较少的芯片引脚资源完成所述方向盘控制系统对方向盘按键的识别检测工作。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。