《汽车车载网络》PPT课件.ppt

汽车车载网络 LIN总线协议与技术概述 随着现代电子技术的不断发展和电子技术在汽车系统中的不断应用 汽车的各种性能都得到了极大的改善 现代驾乘人员对汽车各个方面的要求越来越高 如视野性 方便性 舒适性和娱乐性等 新的控制功能随汽车级别的提升不断增加 如中央门锁 灯光控制 玻璃升降 后视镜调节 天窗控制 座椅调节和点火延时控制等 传统的控制系统多采用继电器和独立模式控制 这使得车内线束过多且布线复杂 从而造成了严重的电磁干扰 使系统的可靠性下降 CAN LIN总线技术的应用 取代了传统的线束 使信息交换变得安全 迅捷 高效 LIN LocalInterconnectNetwork 是一种用于汽车中分布式电子系统的新型低成本串行通信网络 它由汽车厂商开发 专门应用于低端系统 作为CAN的辅助网络或子网络 在不需要CAN总线的带宽和多功能的场合 比如智能传感器和制动装置之间的通信 使用LIN总线可以大大节省成本 目前 高 低速CAN和J1850总线已经成为标准的车用网络总线 这些总线速度极高 具有高抗电磁干扰性和高传输可靠性等优越的性能 但价格也较高 大量的车身和安全性能方面的应用对车用网络总线的性能要求并不太高 只需要一种性价比更高的标准车用网络总线 而LIN总线正好可以满足这一需求 因此 目前LIN总线技术正被越来越广泛的应用到车身电子中 LIN协议是由欧洲车辆制造商协会开发用来进行低成本 短距离 低速网络通信 其用途是传输开关设置状态以及对开关变化响应 因此通信事件是在百毫秒以上时间内发生 而不像引擎管理等其它速度快得多的汽车应用 此协议支持在单根线上进行双向通信 使用由RC振荡器驱动的低成本微控制器 这样可以省去晶振或陶瓷振荡器的成本 另外 此协议实际上是以时间和软件上的代价换取硬件上成本的节约 LIN协议的每一条消息都包含自动波特率步进的数据 最高可以支持波特率为20k 同时低功耗睡眠模式可以关断总线 以避免产生不必要的功耗 总线可以由任意一个节点提供电源 LIN总线简介 LIN是一种低成本的汽车网络 它是现有的汽车多元网络的补充 LIN总线的主要特征是 一个主节点 多个从节点的概念 低成本 基于普通UART SCI接口硬件 相同的软件或作为纯状态机 自同步 在从节点中不用晶体振荡器或陶瓷振荡器时钟 确定性信号传输 信号传播时间预先可计算 低成本单线实现连接 速度高达20kbps 基于应用交互作用的信号 LIN总线是一种串行通信网络 可以将开关 显示器 传感器和执行器等简单控制设备连接起来 主要用于汽车中的分布式电子控制系统 LIN采用单主机 多从机的总线拓扑结构 没有总线仲裁 仅使用一根12V信号总线 主节点包含主任务和从任务 从节点只包含从任务 它不需要专门的片上通讯模块 采用标准串行通信接口USART 速率可达20kbps 总线长度不大于40m LIN总线作为一种辅助的总线网络 在不需要CAN总线的优越性能的场合 相比于CAN总线具有更高的性价比 它有如下几个方面的优点 LIN是一种低端网络系统 可提供简单的网络解决方案 支持网络节点的互操作性 大大减少了系统安装 调试和接线的成本和时间 LIN的通信量小 配置灵活 采用单线连接及单主机 多从机的通信结构 无需总线仲裁 可保证低端设备及电子控制单元简便 快捷的实时通信 通过主机节点可将LIN与上层网络 如CAN 相连接 实现LIN的子总线辅助通信功能 从而优化网络结构 提高网络效率和可靠性 LIN的协议是开放的 任何组织和个人无需支付费用即可获取 LIN规范包括三个主要部分 LIN协议规范部分 说明LIN的物理层和数据链路层 LIN配置语言部分 说明LIN配置文件的格式 和LINAPI部分 说明网络与应用程序间的接口 LIN协议的通信机制和帧结构如图3所示 LIN网络中的每个节点都有一个从任务模块 主节点还包含一个主任务模块 帧头由主任务发出 包括同步间隙 同步场和信息标识符 所有节点中的从任务 包括主节点 对信息标识符进行滤波 并发回数据场和校验场 字节场采用SCI UART串行数据格式 LIN总线的结构 使用一个帧收发器连接LIN簇与物理总线 所有的应用不直接访问这些帧 在帧和应用之间加入了基于信号的交互作用层 interactionlevel 此外 在应用和帧处理程序层之间存在诊断接口和信号交互作用层 LIN系统由一个主节点和多个从节点 最多16个节点 构成 主任务发送的帧由一个报头和不同从任务的一个响应消息构成 图2所示为由不同从任务响应的主任务报头 图2 主节点和从节点的工作过程 图3所示为LIN帧的结构 该帧由一个间隔 break 字段后跟4到11个字节的字段构成 每一个字节字段都以串行字节方式发送 起始字节的第一位编码为 0 而终止位编码为 1 图3 LIN帧结构 LIN总线特性 LIN总线融合了I2C和RS232的特性 像I2C总线那样 LIN总线通过一个电阻上拉到高电平 而每一个节点又都可以通过集电极开路驱动器将总线拉低 像RS232那样通过起始位和停止位标识出每一个字节 每一位在时钟上异步传输 图1给出了典型的LIN协议配置 当任意一个节点将总线拉低时 总线处于低电平 标识着总线进入占用状态 而当所有节点都使总线浮空时总线处于电池的电压 9 18V 则意味着总线处于非占用状态 Recessivestate 在空闲状态下浮空的总线通过电阻被上拉到高电平 总线工作在9到18伏的电压下 但所有连接到总线上的器件必须能承受40V的电压 一般情况下 微控制器通过线路驱动器或接收器与总线隔离 总线在每一个节点上被端接到Vbat 主节点通过一个1k 的电阻端接而从节点则通过一个20k 到47k 的电阻端接 总线最大长度为40米 总线上传输的每一个字节都是与起始位和停止位一起组成帧 起始位的状态与空闲状态相反 即为0 而停止位则与空闲状态同为1 在每个字节中 首先传输的是最低有效位 LIN总线技术及其应用研究 引言LIN本地互联网络是一种将开关 显示器 传感器及执行器等简单控制设备连接起来的串行通信网络 主要用于实现汽车中的分布式电子系统控制 因其主要目标是为汽车网络 如CAN总线 提供辅助功能 因此通常作为子网络 用于一些不需要诸如CAN总线的带宽和多功能的场合 比如智能传感器和制动装置之间的通信 使用LIN总线可大大节省成本 该低成本的串行通信模式和相应的开发环境已经由LIN协会制定成标准 为汽车制造商以及供应商在研发 应用电子产品方面降低成本 但是 LIN的应用并不局限于汽车领域 在诸如工业控制领域也理所应当占有广阔的应用地位和前景 LIN总线的技术特点包括 单主机 多从机结构 没有总线仲裁 基于普通UART SCI接口的低成本硬件 低成本软件或作为纯状态机 带时间同步的多点广播接收 从节点无需石英或陶瓷振荡器 确定性的信号传输 低成本的单线实现 速率可达20kbit s 总线长度 40m 保证信号传输的延迟时间 可选的数据场长度0 8bytes 灵活性的配置 数据校验和的安全性和错误检测 网络中故障节点的检测 使用最小成本的半导体元件 小尺寸 单芯片系统 不需改变LIN从节点的硬件和软件即可在网络上增加节点 通常一个LIN网络节点数小于16个 LIN2 0总线技术LIN2 0版本反映了LIN协会的定义趋势 通过比较LIN1 3和LIN2 0规范 可看到最重大的两个变化是对于配置和诊断的标准化支持 以及指定节点能力文件 这都是为了要简化现有节点的使用 LIN工作原理是基于单主 多从概念 在一个LIN簇中 由一个主节点以及数个从节点构成 主节点由主机任务和从机任务组成 而所有其他的节点只包含从机任务 图1所示为典型的LIN簇 即一个主节点 两个从节点 主机任务决定何时以及传送哪一帧 而从机任务则传送帧数据 图1所示为典型的LIN簇 即一个主节点 两个从节点 主机任务决定何时以及传送哪一帧 而从机任务则传送帧数据 图1单主多从原理图 LIN2 0报文帧由帧头和帧响应组成 其中帧头由主机任务传送 帧响应由从机任务传送 每个报文帧都包含2 4 8字节的数据 报文帧的结构由一个同步间隔域 Break 以及随后的4至11个字节域 bytefield 构成 如图2所示 表1LIN总线和CAN总线性能比较 表1LIN总线和CAN总线性能比较由表1可见 LIN总线的整体性能要比CAN差很多 但LIN总线较CAN总线的最大优势在于实现成本比较低 由于LIN面向的是并不需要CAN的性能 带宽及复杂性的低端系统 因此在这些场合中LIN有较为广泛的应用 LIN总线及其在汽车分级制网络中的应用 1 引言总线通讯技术自20世纪80年代开始应用在汽车上之后 1 便在电子技术和汽车技术的推动下飞速发展 目前已形成了适用于不同场合的多种汽车总线标准 如MOST CAN TTP LIN等 汽车总线中通讯节点和数据流量持续增加 节点日益复杂 使得汽车总线在重量 布置 成本 通信效率等方面面临困境 走出这一困境的出路在于实行汽车总线的网络化和分级制 A类总线 局域互连网LIN LocalInterconnectNetwork 因此应运而生 LIN是一种结构 分类速度应用A10Kbps100Kbps实时控制 悬架控制 牵引控制 发动机控制ABS系统等简单 配置灵活 成本低廉的新型低速串行总线 主要用作CAN等高速总线的辅助网络或子网络 在带宽要求不高 功能简单 实时性要求低的场合 如车身电器的控制等方面 使用LIN总线 可有效的简化网络线束 降低成本 提高网络通讯效率和可靠性 汽车网络分类A类总线协议有许多种 然而长久以来却没有一种协议能成为该领域的通用标准 1998年Audi Motorola BMW DaimlerChrysler VCT Volvo和Volkswagen七家公司联合成立了LIN协会 在潜心研究A类总线的基础上提出了新型A类总线 LIN 该总线一经面世 即以其低廉的成本优异的性能广为各大厂商所接受 有望成为A类总线的国际标准 标识符指出当前帧的内容 从机节点据此来确定自己是否应该对当前帧做出响应 做出何种响应 响应由从机任务发送 它由数据场和校验和场组成 数据场由报文帧所携带的数据组成 长度为一到八个字节 报文帧的最后为校验和场 长度为一字节 LIN1 3及其以前的规范版本中规定校验和场仅对数据场作校验 称为传统校验和 LIN2 0规范中规定校验和场校验范围包括数据场和标识符场 称为增强校验和 LIN总线规范的初始版本LIN1 0由LIN协会在1999年7月发布 后几经修订 现行版本为LIN协会在2003年9月发布的LIN2 0 LIN规范包括传输协议规范 传输媒介 开发工具接口和软件程序编制接口 LIN的规范化将改变低端汽车网络杂乱的现状 并将降低汽车电子设备的开发 生产 服务和维护成本 LIN拓扑结构LIN采用单主机多从机模式 一个LIN网络包括一个主机节点和若干个从机节点 由于过多节点将导致网络阻抗过低 一个LIN网络中节点总数不宜超过16 主机节点既包括主机任务也包括从机任务 从机节点都只包括从机任务 主机节点也可以通过网关和其他总线如CAN连接 LIN数据传输LIN总线中数据借助报文帧来传输 报文帧由报文头和响应组成 报由主机任务发送 它包括同步间隔场 同步场和标识符场三个部分 同步间隔场为至少13个连续的显性位 低电平 它标志文头只能着一个报文帧的开始 其后为同步场 同步场逻辑值为0 x55 从机节点利用同步场来实现与主机节点的同步 标识符场紧跟在同步场之后 长度为一个字节 标识符场中低6位为标识符位 共可组成64个标识符 其中60个用作一般报文传输 两个用作诊断帧 一个用作用户定义帧 一个留作LIN扩展用 标识符后两位为奇偶校验位 根据传输条件的不同 报文帧可分为绝对帧 触发帧 离散帧 诊断帧 用户定义帧和保留帧六种 2 LIN总线上的所有通讯都由主机节点中的主机任务发起 主机任务根据进度表来确定当前的通讯内容 发送相应的帧头 并为报文帧分配帧通道 总线上的从机节点接收帧头之后 通过解读标识符来确定自己是否应该对当前通讯做出响应 做出何种响应 基于这种报文滤波方式 LIN可实现多种数据传输模式 且一个报文帧可以同时被多个节点接收利用 LIN总线睡眠和唤醒需要时可由主机节点发送一个标识符为0 x3C且数据场中首字节为0的诊断帧将所有从机节点置为睡眠状态 如果总线在4秒钟以上没有任何活动 从机节点也自动进入睡眠状态 以减小功耗 处于睡眠状态的LIN网络中的任何一个节点都可以请求唤醒总线 总线上的所有节点在接收到唤醒请求后应脱离睡眠状态并为接收总线命令做好准备 主机节点接收到唤醒请求后也被唤醒 并在从机节点准备好之后发送帧头 寻找唤醒原因 错误检测和处理LIN规范定义了六种不同类型的报文错误 位错误 校验和错误 标识符错误 从机不响应错误 总线不活动错误和同步场不一致错误 主机节点和从机节点分别检测这六种错误中的若干种 LIN应用设计LIN是一种低速串行总线 其提出是针对汽车应用的 主要用于汽车电子控制系统 实现智能传感器 执行器等的连接 LIN定位于汽车上的下层局部网络 由CAN构成汽车的上层主干网络 而在不需要CAN的高速与多功能性的场合则由LIN来构成下层局部网络 实现分级制网络结构 以达到合理分配利用网络资源 提高线路布置的方便灵活性 降低成本的目的 典型的基于CAN LIN总线的分级制汽车车身网络 主机节点采集本地各控制开关的状态并接受CAN总线上的远程信息 据此产生控制指令 并将指令转换为LIN报文帧通过LIN网络发送给相应从机节点 从机节点接收到与自己相关的报文帧后对报文帧进行拆封 解读 然后根据获得的指令控制相应的执行器动作 从而实现对车门各部件的控制 同时 在需要时从机节点分别将其控制部件所处状态反馈给主机节点 主机节点再将该状态信息通过指示灯或喇叭提供给驾驶员或通过CAN总线发送给其他控制单元 主机节点也作为本LIN网络与上层CAN网络连接的网关 要由控制器 电源 控制按钮 LIN接口 CAN接口和指示灯几部分组成 后视镜从机节点主要由控制器 电源 LIN接口 执行器驱动单元和执行器如后视镜调整电机 除霜加热器等组成 主机节点和从机节点控制器均采用PHILIPS的高性能8位单片机P87LPC768 该单片机除具有51系列单片机典型功能 完全满足LIN控制器的硬件要求外 还具有片内 LlN协议在普通单片机上的实现 现在单片机种类繁多 硬件资源各不相同 功能也千差万别 总体来讲 基于普通单片机软件实现LIN协议的方法可分为两大类 一种是基于单片机通用串口的实现方式 另一种是基于单片机两个普通端口位的位操作实现方法 基于单片机通用串口LlN协议的实现基于单片机通用串口的LIN协议的实现方法主要是针对具有通用串口的单片机来讲的 这类单片机的代表当属最常用的51系列单片机 如Atmel公司的AT89C51 52 1 基于单片机串口LlN主节点的实现由LIN协议的分析可知 在一次帧通信过程中 主从节点在大部分时间里是以标准的串行通信数据帧的形式交换数据的 这也是LIN协议可以基于单片机通用串口实现的原因 帧通信的关键是要实现主节点和从节点的同步 在同步过程中 主 从节点所执行的操作是不同的 主机节点的任务是要发送报文头 从节点的任务是接收和判断报文头 实现与主节点的同步 报文头的间隔场是一个基于主机节点时钟频率的13个以上位时 bittime 和至少1个位时的间隔界定符 对主节点来讲 这一部分是实现主节点功能的关键 间隔场和间隔界定符的实现可采用改变串口波特率 用串口输出特定数据的方法来实现 例如在一般情况下 单片机采用19 2kb s波特率的速率传输数据 可先将串口的波特率设置为9 6kb s 则传输0 xc0这样一个数据就可以实现按照19 2kb s的波特率来计算位时的同步间隔和同步间隔界定符的位时长度要求 因若采用19 2kb s的传输率传输00数据只能实现10个位时的同步间隔符 无法达到13个位时的要求 随后的PID场的发送和数据场的发送或接收 可以基于单片机的通用串口以正常的19 2 kb s的波特率来操作 2 基于单片机串口LlN从节点的实现从节点实现的关键是能够正确实时地接收报文头 达到与主节点的同步 为下一步的数据交换做好准备 基于单片机通用串口构成的LIN从节点的实现方案有两种 一种是查询方式 另一种是中断方式 两种方法的区别在于报文头接收判断方法的不同 同样 从节点也要求准确的波特率和计时 对时钟要求较高 建议采用22 1184MHz晶振 在查询方式的硬件电路中 为了能及时感受到主节点报文头的起始阶段 可以将串口接收数据端 RXD端与单片机的一个外部中断触发端口 INTl或INT0 相连 这样 当主节点发送过来的间隔场的下降沿到来时 就可以实时地触发从节点进入对报文头的接收查询程序段 在报文头的接收查询过程中 从节点自总线电平下降沿到来之际 就对总线显性电平 低电平 持续的时间进行累积计算 直到发现总线恢复为隐性电平 高电平 为止 如果此段持续时间大于11个主节点工作位时时间 那么从节点就断定是一次帧通信的开始 接着从节点对同步字节场的接收作好准备 在同步字节场开始位的第一个下降沿起 连续对同步字节场的后4个下降沿进行计时累加 最后将得到的计时时间除以8 得到主节点发送数据的位时时间 即主节点下一步将要进行数据通信的波特率 从节点以此作为串口波特率设定值 通过串口与主节点交换数据 随后的串口发送或接收数据可采用串口查询或中断的方式进行 间隔场和同步字节场的计时方法有两种 一种方法是采用软件模拟一个位时时间 在各阶段通过计算调用位时程序次数间接计算出时间 另一种方法是将定时器TO设定成定时一个位时时间后中断 在各个阶段查询定时器T0中断次数 通过计算TO中断次数的差值 也可以间接算出各个阶段的持续时间长度 查询方式硬件电路简单 系统中断的种类和次数少 程序运行比较稳定 但不足之处是系统大部分时间都花费在对帧报文头的等待查询上 系统资源利用率低 中断方式对间隔场和同步字节场的接收则完全采用中断方式进行 由于普通单片机的外部中断触发端只有下降沿和低电平两种触发方式 所以报文头间隔场开始阶段和同步字节场的下降沿可以触发从节点 但报文信号的上升沿却无法让从节点感知 改进方法是 让接收数据流分别经过1个三态门和1个三态非门再进入单片机的串口 2个三态门由单片机的两个端口来控制 一般情况下 三态门导通 三态非门截止 数据流正常进入单片机串口 当间隔场的下降沿触发单片机后 程序控制三态门截止 三态非门导通 数据流反相进入单片机 间隔场的上升沿经过三态非门后变成下降沿 同样也可以触发单片机中断 在随后的同步字节场的接收中 可以按照正常中断方式进行 即可由同步字节场的5个下降沿触发单片机中断5次接收 由于采用中断方式 所以各个阶段的计时就只能采用查询定时器T0中断次数的方法来实现 基于单片机普通端口位LIN协议的实现 对于没有通用串口的单片机来讲 必须采用端口位位操作的方法来实现LIN协议 这类单片机的硬件资源一般很有限 有的只有一个定时器 还不具备外部中断能力 如Microchip的PIC18F200系列 这种单片机的突出特点是价格低廉 做出的LIN节点将具有无可比拟的价格优势 报文头间隔场的实现可以将定时器TO设置为定时一个位时中断的工作方式 置LIN数据发送端TXD为显性电平 低电位 启动定时器T0对显性电平持续时间进行计时 当达到13个以上位时后置LIN发送数据端TXD为隐性电平 高电位 这样就完成了间隔场的发送 在随后的间隔场界定符和同步场的实现上 也采用同样的方法 在数据场的接收和发送中 同样需要定时器TO的配合来完成 发送数据时 从待发数据存储区中依次取出一个个数据 转换成10个bit类型的位数据 定时器T0同样是1个位时中断1次 在中断处理程序中改变计时变量值 发送数据程序根据计时变量的差值将lO个bit类型的位数据依次按照持续1个位时时间从数据发送端TXD端发出 接收数据时 则需要先用定时器T0计时半个位时时间 以检测1个字节的开始位 然后恢复定时器TO的一个位时计时中断设定 这样 在随后的数据位检测中就能保证在数据位的中间时刻检测该数据位 从而保证数据位接收的正确性 在10个bit类型的位数据接收完毕后 还要将其转换为一个byte类型的数据 存入相应的数据缓冲区 基于普通端口位LIN从节点的实现 基于单片机普通端口位LIN从节点硬件电路和基于单片机通用串口查询方式的从节点硬件电路基本相同 区别同样也是没有用到单片机的通用串口 由于没有外部中断的功能 因此对主节点发送过来的报文头的接收只能靠从节点主动地等待查询 考虑到从节点程序不可能一直在查询等待与主节点同步 因此从节点应该不定时地去查询等待主节点的报文头 开始阶段设置定时器为不定长时间中断方式 时间到后从节点去查询等待主节点发送的报文帧 当检测到同步信息后 设置定时器为标准位时时间中断方式 对从节点接收或发送数据过程进行位时界定 从节点按照上述提到的位操作方法接收PID场 并转换为byte类型的数据 判断下一步数据场的发送或接收方向 接着按照位操作的方法实现数据的发送或接收 定时器的两种工作方式在查询等待和报文通信过程中轮流转换 在报文通信过程结束后 重新设置定时器为不定长时间中断方式 等待下一次的报文通信过程 以此类推 从节点由于采用不定期查询等待方法与主节点的同步 因此通信成功率不高 但对于数据通信速率和实时性要求不是很高的场合 还可以满足要求 如果单片机有外部中断能力 则可以改从节点不定期查询为从节点用外部中断查询主节点发送来的报文 这样通信的成功率就可以大大提高 面向未来汽车应用的LIN总线系统 传统的汽车电气系统设计利用一捆电缆来连接车灯 电动机 电磁阀 加热器 空调等设备 现在 车辆中电子器件的数量急剧增加 汽车的电气系统变得越来越复杂 一些统计数据显示 汽车中电子器件所占的比例将达到40 到50 因此 汽车中电缆的数量会越来越多 电缆的重量也越来越大 此外 汽车的电接线变得越来越复杂 这给汽车制造商和汽车维修厂的装配工作造成更多的麻烦 在十几年前 博世公司为汽车应用引入了CAN总线系统 其目的是将本地网络的概念应用到汽车系统内 就像办公室和家中的LAN网络一样 然而 CAN针对高达1Mbps的高速数据传输设计 对于普通的汽车应用来说 CAN模块的成本比较高 它更适合于引擎ECU和ABS的互连 在1999年引入了针对汽车应用的LIN1 0 本地互连网络 总线系统 它的目标是低成本应用 如电动门 电动窗 侧镜 雨刮器 座椅安全带报警 外部照明等 LIN总线的传输速度最大为20kbps 而且它在单通道总线环路中最多能支持16个节点 总线电缆的长度最多可以扩展到40米 随着LIN总线系统在汽车行业的普及应用 电子控制器件将会采用模块的形式 可以方便地插入到LIN总线网络 并与位于仪表板或驾驶室附近的主控制器单元连接在一起 LIN总线技术在汽车智能灯控系统中的应用 汽车灯光控制模块的控制实际上是根据车灯的状态信息及驾驶员对车灯状态的要求来实现的 车灯的状态信息主要是故障信息的反馈 驾驶员对车灯状态的要求通过仪表盘的车灯按钮来传递 本汽车灯光控制模块为了便于整车安装 分成两个子模块 如图4所示 子模块1负责根据仪表盘车灯按钮的状态控制功率器件开关动作 同时监控车灯状态 提供反馈信号 并根据反馈信号判断车灯的故障状态 子模块2负责采集仪表盘车灯按钮信息 同时用LCD显示出目前车灯的故障状态信息 下面对汽车智能灯控模块控制思想及LIN总线技术在其中的应用做出具体分析 在系统启动并进行初始化以后 子模块1开始启动一个定时器 实现周期性地对数字量诊断输出的车灯和模拟电流传感器诊断输出的车灯进行检测 检测不同智能开关向微控制器反馈的数字和模拟故障信号 对于出现故障的车灯信息 通过LIN总线传输到子模块2 传输信息包括故障车灯的名称 故障车灯所在的诊断组 数字量诊断组或模拟量诊断组 和故障状态 断路或短路等 子模块1同时亦接收来自于子模块2的仪表盘的车灯按钮扫描信息 该信息包含了驾驶员对于车灯状态的要求 开通或关断 然后结合诊断结果及仪表盘的扫描结果 决定是否打开车灯或关闭车灯 子模块2通过LIN总线接收子模块1传输过来的车灯的故障诊断信息 周期性的通过LCD进行显示 同时亦周期性的扫描仪表盘的按钮状态 并通过LIN总线传输到子模块1 本汽车灯光控制模块作为车身低端网络 传输数据量小 对传输快速性要求不高 20kBaud完全可以满足系统对传输速率的要求 相比于具有更多优良性能而价格也更高昂的CAN总线 LIN总线成本较低 容易在UART中实现 并具有较好的容故障能力和传输可靠性 在综合考虑总线的硬件与软件成本和总线的可靠性之后 选择LIN总线实现灯控模块内部两个子模块间的数据传输 而CAN总线则用于灯控模块与车身内部其他ECU之间的通信 LIN总线硬件接口电路 TLE6258是单线收发器 适用于LIN协议 与LIN规范1 2兼容 发送速率可达20kbps 功率消耗低 且具有短路保护和过温保护等功能 特别适于作为汽车和工业应用 且可用于标准的ISO9141系统 为了减小电流损耗 TLE6258提供了一种空闲模式 在空闲模式下 TLE6258退出总线活动 既不接收也不发送数据 电流降到最低 从而达到减小电流损耗的目的 TLE6258在正常工作模式和空闲模式之间的切换过程如图6所示 在正常工作模式下 通过对ENN置1进入空闲模式 在空闲模式下 通过在总线上发送唤醒帧 可把主机或从机从空闲模式唤醒 返回到正常工作模式 进入正常工作模式后 ENN变为0 释放RxD为传输数据状态 典型的LIN总线系统应用 我们利用LIN主节点和若干LIN从节点构建了一套LIN总线系统演示板 LIN主节点采用一个USB接口 把它连接到PC上的专用软件 就可以作为用户控制LIN系统的控制平台 USB LIN主节点采用了一个16位微控制器MS9S12C32和一个USB驱动器CY7C64215 在另一侧 MC33399用做LIN接口来连接在LIN总线上的从节点 MS9S12C32还具有连接到CAN网络的CAN总线接口 从系统有5个LIN从模块 每一个模块都采用Melexis的集成LIN总线控制器TH8100作为LIN和控制接口 TH8100具有一个双任务CPU和LIN物理层接口 是专门为LIN总线应用设计的 用户可以利用标准的MelexisLINAPI软件与LIN主节点通信 并驱动输入和输出应用 对于不同的功能模块 TH8100连接到不同的I O接口 直流电动机控制连接到MLX10402 三相无刷直流电机控制器 BLDC电动机控制连接到MLX90401 功率LED驱动器控制则连接到MLX10801 图7所示为LIN主控制器和Melexis从控制器的实际应用 图7 用于LIN主控制器和Melexis从控制器的LIN模块 从控制器设计用于下面的各种应用 头灯位置控制 侧镜 具有防倾斜 anti pitch 功能的电动窗 雨刮器系统 外部车灯 座椅位置和加热器控制 TPMS接收机 空调机 随着LIN2 0标准的改进 人们为市场开发了成本更低且性能更高的LIN总线控制器 我们预期LIN总线将在汽车中获得更为广泛的应用 在欧洲 有统计显示 LIN总线在新车应用中已经占有70 的份额 MelexisLIN总线解决方案 Melexis是一家汽车半导体制造商 Melexis从1989起开始提供混合信号IC解决方案 Melexis专注于低成本的LIN总线汽车市场 在他们的集成LIN控制器中有4位MCU MLX80103 和16位MCU 该控制器针对特定应用融合了数字IC CPU 及模拟IC 图4所示为运行在Melexis新型MLX16控制器上的LIN协议的实例 图4 低成本单封装集成LIN总线解决方案的结构 MLX16具有双CPU 分别是运行协议处理程序的4位MCUMLX4和运行应用软件的16位MCUMLX16 Melexis正在为基于MLX4的LIN从节点开发一种可被用于每一个MLX4产品的LIN软件套件 让客户可以专注于应用软件的开发 新型的 具有16位CPU的集成LIN控制器MLX81xxx 可用于在两芯片之间交换实时信息的内部高速通信接口 该应用可以很方便地用来扩展从模块的I O能力 图5所示为两个具有高速通信接口的MLX81xxx的连接图 图5 Melexis的LIN软件处理MLX4中的LIN协议 Melexis除了提供集成LIN控制器解决方案 还为CAN总线 LIN总线 K总线和GM LAN提供一些收发器 LIN收发器系列包括TH8080和TH8082 系统基础IC包括TH8062和TH8065 TH8065是新推出的LIN总线收发器 它包含LIN收发器 支持2 0和J2602 电压调整器 模拟看门狗 复位输出和可编程POR定时器 设计工程师易于采用TH8065与微控制器构成一个LIN控制模块 典型的TH8065电路与MCU的接口如图6所示 图6TH8065电路与MCU的接口示意图 LIN网的发展趋势展望 随着Internet应用的迅猛发展 以及便携机 PDA PersonalDataAssistant 等移动智能终端的使用的日益增长 给广大用户提供了诸多便利 随时随处自由接入Internet 能享受更多的业务 安全且有保障的网络 成为发展的必然 在接入速率和适应环境上与3G技术互为补充的WLAN WirelessLocalAreaNetwork 无线局域网迅猛发展 成为新一代高速无线接入网络 无线局域网被看作传统有线网络的延伸 在某些环境还可以替代传统的有线网络 与之相比 无线局域网有以下显著的益处 移动性 在服务区域 无线局域网用户可随时随地访问信息 设备安装快速 简单 灵活 无线局域网系统消除布线的繁琐工作 网络可遍及有线不能到达的地方 减少投资 无线网络减少了布线的费用 应用在频繁移动和变化的动态环境中 投资回报高 扩展能力 无线局域网可组成多种拓扑结构 轻易从少数用户的对等网络模式扩展到上千用户的结构化网络