基于UART串行差分总线的LED控制电路的制作方法

本技术涉及一种车灯控制电路，特别是公开一种基于uart串行差分总线的led控制电路。

背景技术：

1、随着汽车的外形设计受到越来越多的重视，汽车厂商们也投入了大部分精力去设计一款属于自己特有的车型，而汽车尾灯作为汽车造型不可或缺的元素部件，可以说在汽车的造型上能起到画龙点睛的作用。如今，市面上汽车尾灯样式不仅多种多样，也十分漂亮。尾灯有照明和信号指示作用，在汽车结构当中扮演着非常重要角色，让别人看得见、看得清你的尾灯，对你来说才是最安全的。尾灯主要包括后示宽灯、刹车灯、后雾灯、倒车灯、后转向灯等，随着汽车工业的发展和科技的进步，尾灯不仅仅要满足其功能性的要求，同时也要更加的注重设计感与辨识度，所以尾灯设计也就成了众车企展现设计功力的一个重点。而动态点亮的贯穿式尾灯设计受到了越来越多的青睐，从自主品牌到豪华品牌，再到超跑品牌的汽车，都能看到它的身影。

2、动态点亮的尾灯需要将led分为多组来控制，目前市场上通常有两种方式来应对多组led独立调光控制：

3、一种是采用mcu的io口模拟pwm输出控制独立的恒流电路以驱动每组led。采用这种方式mcu除了用于接收车上的控制信号，通过io口并行的方式输出pwm信号控制led的亮度。应用场合中一个尾灯有多个pcb组件组成，一个灯板往往有10多组led构成，如果把驱动电路和led分开放置于不同的pcb，会造成驱动板和led灯板之间的连线数量大幅度增加，现实应用中往往尾灯的空间结构比较有限，线束数量增加加大了结构设计的难度，而且可靠性也会降低。如果把驱动电路和led设计于同一块pcb，虽然可以减少线束的数量，但是每个pcb需要设计mcu和驱动电路会增加材料的成本，也会加大pcb的体积。

4、另一种是采用i2c通信方式控制。采用这种方式通常有一个mcu用于接收车身的信号，再通过i2c通信控制驱动芯片调节每组led的亮度。该方式的驱动器件通常体积比较小，适合将其于led设计于同一pcb上，mcu设计于单独的pcb控制板上，mcu控制板与led灯板通过i2c方式通信，可以控制每组led的亮度，也可以读取每组led的工作状态，这种方式虽有效的减少了pcb之间连线的数量，但是i2c通信的传输距离有限，板与板间的线束长度不允许太长，这也限制了应用，而且i2c的抗扰能力比较差，在汽车严苛的电磁环境工作很容易被干扰。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种减少板与板之间的连线数量，抗扰能力加强，通信传输距离也大大加大的基于uart串行差分总线的led控制电路。

2、本实用新型是这样实现的：一种基于uart串行差分总线的led控制电路，包括带有外部接口的驱动板和若干组灯板,所述驱动板通过一组电源线和一组差分总线与若干所述灯板分别相连；

3、所述驱动板包括电源输入保护单元、dc/dc稳压单元、带有can芯片接口电路的sbc单元、a/d分压电路、位置灯信号检测单元、微处理器单元、制动灯信号检测单元、制动灯诊断电路和can接口单元；所述灯板包括相互连接的驱动电路和灯组电路；

4、所述电源输入保护单元与所述a/d分压电路相连，所述电源输入保护单元还分别通过所述电源线与所述sbc单元、dc/dc稳压单元相连；所述a/d分压电路与所述微处理器单元相连；所述dc/dc稳压单元与所述微处理器单元相连，同时所述dc/dc稳压单元通过所述电源线与所述灯板的驱动电路相连；所述sbc单元还与所述微处理器单元相连；所述位置灯信号检测单元、所述制动灯信号检测单元分别与所述微处理器单元相连，所述制动灯诊断电路分别与所述微处理器单元、制动灯信号检测单元相连；所述can接口单元分别通过所述差分总线与所述微处理器单元、灯板的驱动电路相连。

5、所述电源输入保护单元包括第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7、第八电容c8、第一电阻r7、第二电阻r2、第三电阻r3、第一双向瞬态抑制二极管d1、第一稳压二极管z1、第二二极管d2、第一mos管q1、第二三极管q2和第一电感l1；

6、所述电源输入保护单元的电源输入端vpwr分别与所述第一电容c1的一端、第二电容c2的一端、第一电阻r1的一端、第一mos管q1的漏极和所述第二三极管q2的基极相连；所述第一电容c1的另一端分别与所述第三电容c3的一端、第一双向瞬态抑制二极管d1的一端相连后接地；所述第二电容c2的另一端与所述第三电容c3的另一端相连；所述第一电阻r1的另一端与所述第一双向瞬态抑制二极管d1的另一端相连；

7、所述第一mos管q1的栅极分别与所述第三电阻r3的一端、第一稳压二极管z1的正极、第四电容c4的一端、第二电阻r2的一端相连；所述第三电阻r3的另一端与所述第二三极管q2的集电极相连，所述第二三极管q2的发射极接地；

8、所述第一mos管q1的源极分别与所述第一稳压二极管z1的负极、第四电容c4的另一端、第二电阻r2的另一端、第五电容c5的一端、第六电容c6的一端、第一电感l1的一端、第二二极管d2的负极相连后，连入所述a/d分压电路；第五电容c5的另一端与所述第六电容c6的另一端相连后接地；

9、所述第一电感l1的另一端分别与所述第二二极管d2的正极、第七电容c7的一端、第八电容c8的一端相连后，分别连入所述sbc单元和所述dc/dc稳压单元；所述第七电容c7的另一端与所述第八电容c8的另一端相连后接地。

10、所述sbc单元包括第一芯片u1、第九电容c9、第十电容c10、第十一电容c11、第十二电容c12、第十三电容c13、第十四电容c14、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第三esd保护二极管d3；所述第一芯片u1包括bat引脚、canh引脚、canl引脚、txd引脚、rxd引脚、stbn引脚；

11、所述第九电容c9的一端、第十电容c10的一端和第十一电容c11的一端相连后，分别与所述电源输入保护单元、第一芯片u1的bat引脚相连；所述第九电容c9的另一端、第十电容c10的另一端和第十一电容c11的另一端相连后接地；

12、所述第一芯片u1的canh引脚分别与所述第十四电容c14的一端、第四电阻r4的一端、第三esd保护二极管d3的一端相连后，连入所述外部接口；所述第一芯片u1的canl引脚分别与所述第十三电容c13的一端、第五电阻r5的一端、第三esd保护二极管d3的另一端相连后，连入所述外部接口；所述第十四电容c14的另一端与所述第十三电容c13的另一端相连后接地；所述第五电阻r5的另一端分别与所述第四电阻r4的另一端、第十二电容c12的一端相连，所述第十二电容c12的另一端接地；

13、所述第一芯片u1的txd引脚分别与所述第六电阻r6的一端、微处理器单元相连；所述第六电阻r6的另一端连接vin电源端；所述第一芯片u1的rxd引脚与所述微处理器单元相连；所述stbn引脚通过第七电阻r7与所述微处理器单元相连。

14、所述sbc单元还包括第十五电容c15、第十六电容c16、第十七电容c17、第八电阻r8、第九电阻r9；所述第一芯片u1还包括rstn引脚、v1引脚、gnd引脚；所述rstn引脚分别与所述第八电阻r8的一端、第九电阻r9的一端相连，所述第八电阻r8的另一端与所述微处理器单元相连；所述第九电阻r9的另一端分别与所述v1引脚、第十五电容c15的一端、第十六电容c16的一端、第十七电容c17的一端相连并连接vin电源端；所述第十五电容c15的另一端、第十六电容c16的另一端、第十七电容c17的另一端和gnd引脚相连后接地。

15、所述dc/dc稳压单元包括第二芯片u2、第十八电容c18、第十九电容c19、第二十电容c20、第二十一电容c21、第二十二电容c22、第二十三电容c23、第二十四电容c24、第二十五电容c25、第二十六电容c26、第二十七电容c27、第二十八电容c28、第二十九电容c29、第三十电容c30、第三十一电容c31、第三十二电容c32、第三十三电容c33、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17、第二电感l2；

16、所述第十八电容c18、第十九电容c19、第二十电容c20、第二十一电容c21和第二十二电容c22并联后的一端分别与所述电源输入保护单元、第二芯片u2相连，并联后的另一端接地；

17、所述第十电阻r10的一端与第二芯片u2的en引脚相连，第十电阻r10的另一端与所述微处理器单元相连；所述第十一电阻r11的一端分别与所述第十二电阻r12的一端、第二芯片u2的pg引脚相连，所述第十一电阻r11的另一端与所述微处理器单元相连，所述第十二电阻r12的另一端连接vin电源端；；

18、所述第二十六电容c26、第二十七电容c27、第二十八电容c28、第二十九电容c29、第三十电容c30和第三十一电容c31并联后的一端分别与所述第二电感l2的一端、第十四电阻r14的一端、所述灯板相连，并联后的另一端接地；所述第二电感l2的另一端分别与所述第二十三电容c23的一端、第二十四电容c24的一端、第二芯片u2的sw引脚相连；所述第二十三电容c23的另一端与所述第二芯片u2的bst引脚相连；所述第二十四电容c24的另一端与所述第十三电阻r13的一端相连，所述第十三电阻r13的另一端与第二芯片u2的pgnd引脚相连；所述第十四电阻r14的另一端分别与所述第十五电阻r15的一端、第二十五电容c25的一端相连；所述第二十五电容c25的另一端分别与所述第十五电阻r15的另一端、所述第二芯片u2的fb引脚、第十六电阻r16的一端相连，所述第十六电阻r16的另一端接地；

19、所述第三十三电容c33连接在第二芯片u2的vcc引脚和agnd引脚之间；所述第三十二电容c32的一端与所述第二芯片u2的ss引脚相连，所述第三十二电容c32的另一端与所述第十七电阻r17的一端相连后地接，所述第十七电阻r17的另一端与所述第二芯片u2的freq引脚相连。

20、所述位置灯信号检测单元包括第三十四电容c34、第三十五电容c35、第三十六电容c36、第十八电阻r18、第十九电阻r19、第二十电阻r20、第四二极管d4、第五二极管d5；

21、所述第十八电阻r18的一端分别与所述第三十四电容c34的一端、第四二极管d4的正极相连并作为位置信号的输入端连入所述外部接口，所述第十八电阻r18的另一端接地；所述第三十四电容c34的另一端与所述第三十五电容c35的一端相连，所述第三十五电容c35的另一端接地；所述第四二极管d4的负极与所述第十九电阻r19的一端相连，所述第十九电阻r19的另一端分别与所述第五二极管d5的正极、第二十电阻r20的一端、第三十六电容c36的一端相连后连入所述微处理器单元；所述第二十电阻r20的另一端与所述第三十六电容c36的另一端相连后接地；所述第五二极管d5的负极连接vin电源端。

22、所述a/d分压电路包括第三十七电容c37、第二十一电阻r21、第二十二电阻r22、第六二极管d6；

23、所述第二十一电阻r21的一端与所述电源输入保护单元相连，所述第二十一电阻r21的另一端分别与所述第二十二电阻r22的一端、第六二极管d6的正极、第三十七电容c37的一端相连后连入所述微处理器单元；所述第六二极管d6的负极连接5v电压端；所述第三十七电容c37的另一端与所述第二十二电阻r22的另一端相连后接地。

24、所述制动灯信号检测单元包括第三十八电容c38、第三十九电容c39、第四十电容c40、第四十一电容c41、第二十三电阻r23、第二十四电阻r24、第二十五电阻r25、第二十六电阻r26、第七二极管d7、第八二极管d8、第九双向瞬态抑制二极管d9；

25、所述第二十三电阻r23的一端分别与所述第三十八电容c38的一端、第二十四电阻r24的一端、第七二极管d7的正极相连，并作为制动灯硬线信号的输入端连入所述外部接口；所述第三十八电容c38的另一端与所述第三十九电容c39的一端相连，所述第二十四电阻r24的另一端与所述第九双向瞬态抑制二极管d9的一端相连；所述第二十三电阻r23的另一端分别与所述第三十九电容c39的另一端、第九双向瞬态抑制二极管d9的另一端相连后接地；

26、所述第七二极管d7的负极分别与所述第二十五电阻r25的一端、第四十电容c40的一端相连后连入所述制动灯诊断电路；所述第二十五电阻r25的另一端分别与所述第二十六电阻r26的一端、第八二极管d8的正极、第四十一电容c41的一端相连后连接所述微处理器单元；所述第八二极管d8的负极连接5v电压端；所述第二十六电阻r26的另一端与所述第四十一电容c41的另一端相连后接地；

27、所述制动灯诊断电路包括第二十七电阻r27、第二十八电阻r28、第二十九电阻r29、第三十电阻r30、第三十一电阻r31、第三十二电阻r32、第三十三电阻r33、第三十四电阻r34、第三十五电阻r35、第三十六电阻r36、第三十七电阻r37、第三十八电阻r38、第四十二电容c42、第四十三电容c43、第三三极管q3、第四三极管q4、第五三极管q5、第六三极管q6、电压基准芯片u3；

28、所述第二十七电阻r27、第二十八电阻r28、第二十九电阻r29、第三十电阻r30、第三十一电阻r31和第三十二电阻r32相互并联后的一端分别与所述制动灯信号检测单元、第三三极管q3的发射极相连，并联后的另一端分别与所述第五三极管q5的集电极、第六三极管q6的集电极相连；

29、所述第三十三电阻r33和第三十四电阻r34并联后的一端与所述第五三极管q5的发射极相连，并联后的另一端接地；

30、所述第五三极管q5的基极分别与所述第六三极管q6的基极、第四十二电容c42的一端、电压基准芯片u3的阴极、第四十三电容c43的一端、第三十七电阻r37的一端、第三十八电阻r38的一端相连；所述第六三极管q6的发射极分别与所述第三十五电阻r35的一端、第三十六电阻r36的一端、第四十二电容c42的另一端、电压基准芯片u3的参考极相连；所述第三十五电阻r35的另一端与第三十六电阻r36的另一端相连后接地；

31、所述电压基准芯片u3的阳极分别与所述第四十三电容c43的另一端、第三十七电阻r37的另一端相连后接地；所述第三十八电阻r38的另一端与所述第三三极管q3的集电极相连；所述第三三极管q3的基极与所述第四三极管q4的集电极相连，所述第四三极管q4的发射极接地，所述第四三极管q4的基极与所述微处理器单元相连。

32、本实用新型的有益效果是：所述驱动板与灯板之间通过一组电源线和一组差分总线连接，驱动板通过电源线给灯板供电，通过差分总线控制灯板上每组led的亮度以及读取灯板的工作状态。微处理器单元设于单独的驱动板上，用于接收车上信号，同时驱动板与灯板直接通过符合can总线物理层规范的差分总线通信，这样既可以减驱动板与灯板之间的连线数量，抗扰能力加强，通信传输距离也大大加大，甚至可以跨灯通信。解决了目前市场上两种控制方式的缺陷，减少了板间的线束数量，提高了通信的可靠性和通信距离。