LIN總線在車身控制中的應(yīng)用
作者：北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院 劉晶晶 汪至中 文章來源：電子設(shè)計(jì)應(yīng)用
摘 要：隨著車內(nèi)電控單元的增加，車內(nèi)通訊網(wǎng)絡(luò)也日趨多樣化。LIN總線以其通訊成本低，開發(fā)方便等優(yōu)勢(shì)在車身控制方面有著良好的應(yīng)用前景。本文對(duì)LIN總線進(jìn)行了詳細(xì)的描述，并以燈光控制為例說明LIN總線在車身控制中的應(yīng)用。
圖1 卡車車身控制解決方案總體結(jié)構(gòu)圖
LIN總線概述
LIN總線作為使用廣泛的CAN通訊網(wǎng)絡(luò)的輔助，它基于主從結(jié)構(gòu)，使用單線通訊，減少了大量線束的重量和費(fèi)用。其目標(biāo)應(yīng)用是不需要CAN的性能、帶寬及復(fù)雜性的低速系統(tǒng)，如開關(guān)類負(fù)載或位置型系統(tǒng)，包括車的后視鏡、車鎖、車座椅、車窗等的控制。
LIN總線特點(diǎn)
?低成本的單線12V數(shù)據(jù)傳輸，線的驅(qū)動(dòng)和接收特性符合改進(jìn)的ISO9141單線標(biāo)準(zhǔn)；
?傳輸速率可達(dá)20Kbit/s；
?單主/多從的結(jié)構(gòu)，不需要總線仲裁，由主節(jié)點(diǎn)來控制總線的訪問；
?基于通用UART/SCI的硬件接口，使用成本低的半導(dǎo)體工藝實(shí)現(xiàn)，幾乎所有的微控制器都有LIN 必需的硬件；
?從節(jié)點(diǎn)不需要晶振或陶瓷振蕩器就可實(shí)現(xiàn)自同步，從而減少了從節(jié)點(diǎn)硬件成本；
?保證在最差狀況下信號(hào)傳送的等待時(shí)間，避免總線訪問沖突。
LIN的數(shù)據(jù)幀格式和通訊協(xié)議
LIN網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和多個(gè)從節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。所有的節(jié)點(diǎn)都包括一個(gè)從任務(wù)，從任務(wù)又分發(fā)送和接收任務(wù)，主節(jié)點(diǎn)還包括一個(gè)主任務(wù)。
LIN的數(shù)據(jù)幀由幀頭和響應(yīng)信息組成。幀頭包括同步間隔、同步場(chǎng)和信息識(shí)別符。幀頭由主任務(wù)發(fā)出，主任務(wù)在發(fā)出同步間隔后發(fā)送同步場(chǎng)(0x55)，從節(jié)點(diǎn)利用同步場(chǎng)將它的波特率調(diào)整到傳送來的信號(hào)的波特率。在發(fā)送同步場(chǎng)之后，發(fā)送一字節(jié)的信息識(shí)別符，其中0~3位表示信息類別，4~5位表示信息長(zhǎng)度，7~8位是奇偶校驗(yàn)。信息識(shí)別符表示的是信息的內(nèi)容，而不是信息的目的地址。這樣定義可使多個(gè)節(jié)點(diǎn)收到同樣的信息，并且數(shù)據(jù)能夠以多種方式交換。從任務(wù)通過該字節(jié)判斷數(shù)據(jù)是否與自己有關(guān)，并確定自己如何處理該數(shù)據(jù)。響應(yīng)信息是由從任務(wù)發(fā)出的，由2個(gè)、4個(gè)或8個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)和1個(gè)字節(jié)的和校驗(yàn)構(gòu)成。和校驗(yàn)表示數(shù)據(jù)幀結(jié)束，它是通過計(jì)算數(shù)據(jù)的全部字節(jié)而得到的(不包括識(shí)別字節(jié)及同步場(chǎng))。
LIN 總線的另一個(gè)幀是睡眠幀，由主任務(wù)發(fā)出，它的作用是讓總線和節(jié)點(diǎn)進(jìn)入低功耗狀態(tài)。除睡眠幀的識(shí)別字段包含數(shù)值 0x80之外，其它與數(shù)據(jù)幀相似。當(dāng)收到喚醒信號(hào)時(shí)，總線睡眠狀態(tài)便中止。喚醒信號(hào)由從任務(wù)發(fā)出。
在LIN網(wǎng)絡(luò)中所有通訊都是由主任務(wù)發(fā)起的。主任務(wù)控制數(shù)據(jù)幀的發(fā)送時(shí)序和優(yōu)先級(jí)。
圖2 中央控制模塊的硬件原理圖
圖3 LIN的硬件實(shí)現(xiàn)電路
