汽车电力载波总线系统的应用设计

图7 主控制单元CPU模块控制连接电路

　　主控制模块外部系统任务的实现是通过它与外部系统的接口来实现的。如图6所示，系统扩展的CAN总线接口用于与汽车内的其他子系统的信息交流，以实现汽车内各子系统的信息共享，使它们能够协同动作，实现汽车的智能控制。主控制模块扩展的键盘模块用于接收操作人员的控制命令。

　　总线系统内部信息的交流是通过载波耦合模块来实现的。根据上述分析可知，系统的信号耦合模块包含发送、接收两个部分。将发送、接收耦合输出分开，可以避免系统内部的信息传输混乱。

　　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。