Freescale LIN總線(xiàn)應用開(kāi)發(fā)平臺

摘要：CAN/LIN（Local Interconnect Network）總線(xiàn)的引入帶來(lái)了車(chē)身電子控制的模塊化和智能化。在低速的車(chē)身控制條件下，與CAN總線(xiàn)相比較，LIN總線(xiàn)控制方案成本較低是最大的優(yōu)勢。本文介紹了基于Freescale半導體公司（原摩托羅拉半導體部）的單片機（MCU）和智能模擬器件的LIN總線(xiàn)Demo系統，為汽車(chē)電子用戶(hù)提供了一種能快速掌握的車(chē)身LIN總線(xiàn)控制的開(kāi)發(fā)平臺。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)電子；車(chē)身電子；總線(xiàn)；LIN

引言

在汽車(chē)電子系統中，主要存在如圖1所示的幾種網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。LIN主要應用低速（20Kb/s）的車(chē)身控制環(huán)境，低速CAN多用于事件驅動(dòng)的控制環(huán)境（125Kb/s），高速CAN（>500Kb/s），Flexray和Byteflight主要應用于時(shí)間驅動(dòng)的同步高速控制環(huán)境，而D2B和MOST主要應用于汽車(chē)娛樂(lè )（圖像和語(yǔ)音）的傳輸和控制。

就車(chē)身控制而言，主要的應用基于CAN/LIN總線(xiàn)協(xié)議?；贑AN總線(xiàn)車(chē)身控制，在汽車(chē)電子上已經(jīng)有廣泛的應用。隨著(zhù)車(chē)上總線(xiàn)節點(diǎn)的增加及高性能系統向中低檔汽車(chē)的發(fā)展，CAN總線(xiàn)相對較高的實(shí)現成本就成為一種障礙。因此LIN總線(xiàn)隨之產(chǎn)生。由于LIN硬件的實(shí)現是基于普通的串行通信接口（SCI），甚至在子節點(diǎn)中可以用普通I/O口加上定時(shí)器進(jìn)行模擬，所以其實(shí)現成本較低。LIN的目標應用是不需要CAN的性能、帶寬及復雜性的低端系統。通常LIN子總線(xiàn)是現有的CAN網(wǎng)絡(luò )的擴充，與CAN網(wǎng)絡(luò )一起形成汽車(chē)的控制網(wǎng)絡(luò )（圖2）。當然，由于其成本較低，也可以獨立用于不是特別復雜的車(chē)身控制網(wǎng)絡(luò )中。

為了加速基于LIN總線(xiàn)控制系統的開(kāi)發(fā)周期，Freescale半導體公司開(kāi)發(fā)了LIN開(kāi)發(fā)平臺（LIN DEMO）。LIN DEMO系統提供了完整的軟件和硬件，其中，軟件包括標準的LIN底層驅動(dòng)軟件和LED顯示的應用軟件。用戶(hù)可以在此平臺上很快的搭建起LIN控制網(wǎng)絡(luò )

LIN DEMO應用系統

DEMO節點(diǎn)

LIN DEMO由2個(gè)主節點(diǎn)（9S12C32和MC68HC908GZ60）和4個(gè)從節點(diǎn)（MC68HC908GR60、MC68HC908EY16、MC68HC908QY和MC68HC908QL組成。每個(gè)LIN節點(diǎn)上，都提供了調試和編程接口（BDM接口（16位單片機）和CYCLONE/Multilink08接口（8位單片機）），同時(shí)每個(gè)節點(diǎn)還有1個(gè)RS232的串口，可以和PC通信。主節點(diǎn)有兩種工作模式，兩種模式的切換由1個(gè)轉換開(kāi)關(guān)來(lái)控制。

LIN總線(xiàn)睡眠模式（此模式下，與主節點(diǎn)相連的所有從節點(diǎn)都處于睡眠模式，主節點(diǎn)不發(fā)送任何幀頭。）

LIN總線(xiàn)工作模式（此模式下，主節點(diǎn)發(fā)送幀頭，LED燈用來(lái)顯示從節點(diǎn)LED的狀態(tài)。）

LIN總線(xiàn)工作模式下，主節點(diǎn)LED顯示LED狀態(tài)有變化的從節點(diǎn)LED狀態(tài)。每個(gè)從節點(diǎn)有4個(gè)LED燈，這些燈的狀態(tài)可以通過(guò)1個(gè)單片機的鍵盤(pán)中斷引腳來(lái)改變。主節點(diǎn)有8個(gè)LED燈，其中的右邊（低位）4個(gè)LED用來(lái)顯示從節點(diǎn)LED燈的狀態(tài)，另外的左邊（高位）4個(gè)LED燈用來(lái)從節點(diǎn)的類(lèi)型和ID號，其中2個(gè)用來(lái)顯示節點(diǎn)類(lèi)型（GR、EY、QY和QL），另外2用來(lái)顯示和此從節點(diǎn)類(lèi)型相匹配的節點(diǎn)ID號最低的兩位。

這樣主節點(diǎn)上左邊（高位）4個(gè)LED為i*16的高4位。同時(shí)，主節點(diǎn)上右邊（低位）4個(gè)LED用來(lái)顯示從節點(diǎn)LED的數值（同樣次序的LED燈亮）。

所有的從節點(diǎn)可以在不斷電情況下加入或者脫離總線(xiàn)。當監測到有新的從節點(diǎn)加入，主節點(diǎn)從0到7清除主節點(diǎn)的LED，然后把該節點(diǎn)存入主節點(diǎn)LED的顯示序列。當監測到有節點(diǎn)脫離總線(xiàn)時(shí)候，主節點(diǎn)從7到0清除主節點(diǎn)的LED，然后從主節點(diǎn)LED的顯示序列去掉該從節點(diǎn)。

正常工作模式下，復位后，每個(gè)從節點(diǎn)響應對于該從節點(diǎn)ID（可以重新配置）的主接點(diǎn)幀頭，響應的數據定義為2個(gè)字節。按動(dòng)從節點(diǎn)上的開(kāi)關(guān)，可以增加從節點(diǎn)上LED的值（從1到15，除去全為零的情況）。當從節點(diǎn)上的LED值變化之后，主接點(diǎn)上的LED的右邊（低位）4個(gè)LED將顯示對應從節點(diǎn)上LED的值。

在模式配置模式下，用戶(hù)可以改變從節點(diǎn)的ID。從節點(diǎn)的LED用來(lái)顯示本節點(diǎn)的ID號。從節點(diǎn)上第一位的LED點(diǎn)亮，表示XXXXXX00；第二位的LED點(diǎn)亮，表示XXXXXX01；第三位的LED點(diǎn)亮，表示XXXXXX10；第四位的LED點(diǎn)亮，表示XXXXXX11。

當所有的從節點(diǎn)連接到主節點(diǎn)并且工作正常的時(shí)候，通過(guò)撥動(dòng)主節點(diǎn)上的1個(gè)開(kāi)關(guān)，我們可以很容易的讓從節點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。撥動(dòng)此開(kāi)關(guān)到OFF檔，5秒鐘以后，GR60和EY16就進(jìn)入了睡眠（QY4不支持此操作）。

MC68HC908EY16的基本電路原理圖，它包含了LIN節點(diǎn)和3個(gè)跳線(xiàn)。值得注意的是，這些跳線(xiàn)只是在對芯片編程和調試的時(shí)候用到。對芯片編程和調試時(shí)，需要用到Freescale的開(kāi)發(fā)工具（MULTILIN08/12、CYCLONE08），通過(guò)這些工具再和PC相連。完整的電路圖，還包括一些編程接口和雙排接口（連接MCU的引腳到其他的應用中）。

基本的LIN節點(diǎn)電路圖比較簡(jiǎn)單，主要包括MCU，LIN物理層接口和1個(gè)5V的電壓調節器。本電路中，物理層接口用MC33399，電壓調節器用的是LT1121，可以被Freescale一顆新的系統基礎芯片（SBC）所替換。MCU允許MC33399控制電壓調節器。當LIN總線(xiàn)上沒(méi)有任何活動(dòng)時(shí)，MC33399控制電壓調節器LT1121停止工作，從而使MCU掉電，使LIN從結點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，整個(gè)從節點(diǎn)的靜態(tài)電流將小于50微安。在從結點(diǎn)的電路板（除去QY4）上，我們可以看到所有的LED燈都關(guān)閉了（程序的最初設計，使得當MCU上電后，總是有1個(gè)LED燈是亮）。

其他節點(diǎn)得電路圖和MC68HC908EY16的差不多。48腳的GR60主要是用于一些高端應用的LIN節點(diǎn)中，但是GR60沒(méi)有內部時(shí)鐘，需要外接1個(gè)時(shí)鐘。GZ60和GR60比較接近，但是，GZ60主接點(diǎn)上多出了1個(gè)MC33388的CAN接口。C32是16位單片機，和8位單片機相比，它有了BDM模塊，相對于8位單片機的MULTILINK接口，調試簡(jiǎn)單了很多。

DEMO軟件結構

1.主節點(diǎn)的軟件結構

主節點(diǎn)的軟件流程圖。在單片機和LIN驅動(dòng)程序初始化以后，通過(guò)主節點(diǎn)PCB板上的1個(gè)開(kāi)關(guān)，調整LIN是否被允許工作。如果睡眠，主節點(diǎn)上的LED燈會(huì )關(guān)閉；如果LIN總線(xiàn)工作，則主函數Main將會(huì )周期的發(fā)送幀頭到從節點(diǎn)。所有的ID號（如表1）在idList[16]中定義。如果函數LIN_MSG_STATUS（）顯示有對應于幀頭的特定ID，從節點(diǎn)有反應，則反饋回來(lái)的數據被讀取，同時(shí)，檢查idActiveList[16]判斷這是否為新的LIN從節點(diǎn)，如果是，則idActiveList[16]對應的位置1，然后NewNode（）函數被執行，節點(diǎn)的LED燈顯示有新的節點(diǎn)加入。