未來(lái)汽車(chē)中的終端節點(diǎn)通訊

網(wǎng)絡(luò )管理

LIN中的網(wǎng)絡(luò )管理只指集群?jiǎn)拘押托菝撸╣o-to-sleep）流程。所有其它網(wǎng)絡(luò )管理功能，如配置檢測或自我保護（limp hom）管理都由應用完成。

若想使所有從節點(diǎn)均進(jìn)入低功耗模式，主節點(diǎn)會(huì )發(fā)出第一個(gè)數據字節為零的主請求(MasterRequest)幀。此幀就是休眠命令。從節點(diǎn)軟件負責處理正確進(jìn)入低功耗模式所需的所有步驟。此外，如果LIN總線(xiàn)處于非活動(dòng)狀態(tài)超過(guò)25000位時(shí)間（在使用LIN 2.0規范的情況下為超過(guò)4秒），從節點(diǎn)也應該自動(dòng)進(jìn)入低功耗模式。

為了喚醒休眠的LIN集群，任何節點(diǎn)都可以發(fā)出喚醒命令。喚醒請求是通過(guò)迫使總線(xiàn)進(jìn)入250ms到5 ms的主導狀態(tài)發(fā)出的。每個(gè)從節點(diǎn)都可以檢測到喚醒請求，并準備好接收100 ms之內的總線(xiàn)命令。

LIN節點(diǎn)功率管理狀態(tài)圖見(jiàn)圖6。

圖6：LIN節點(diǎn)功率管理

LIN評估

1996年，沃爾沃和Volcano通訊(VCT) 為Volvo S80系列開(kāi)發(fā)了一種基于UART/SCI的協(xié)議，即Volcano Lite。此協(xié)議是車(chē)輛通訊系統不可缺少的組成部分。1997年，摩托羅拉公司與沃爾沃和沃爾沃通訊合作，幫助它們改進(jìn)Volcano Lite協(xié)議以滿(mǎn)足各種不同需求（比如無(wú)需晶振的從設備自動(dòng)同步），并制定可以支持各種半導體產(chǎn)品的開(kāi)放標準。1998年12月，Audi、BMW、Daimler Chrysler和VW也加入進(jìn)來(lái)，由此形成了LIN協(xié)會(huì )(http://www.lin-subbus.org)。

LIN 1.0版于1999年7月發(fā)布，并受到一些汽車(chē)公司使用的VLIT總線(xiàn)的嚴重影響。LIN標準在2000年經(jīng)過(guò)兩次更新，從而產(chǎn)生LIN1.2版本。

2002年11月，LIN協(xié)會(huì )頒布LIN1.3版標準，主要對物理層進(jìn)行修改，提高了節點(diǎn)之間的兼容性。

當前的標準版本，即LIN2.0，是2003年9月發(fā)布的。由于LIN2.0版是現行標準，所以本文主要介紹此版本。

由于A(yíng)udi、BMW、Daimler Chrysler、VW、Porsche 和VCT汽車(chē)公司在實(shí)施過(guò)程中發(fā)現了一些問(wèn)題，所以，LIN的新版本目前正在制定當中。2005年5月，VCT被Mentor Graphics (http://www.mentor.com)收購，成為一個(gè)大公司的組成部分，因而能持續支持和開(kāi)發(fā)VCT的完整產(chǎn)品線(xiàn)。

LIN 2.0規范包

LIN規范2.0版反映了LIN協(xié)會(huì )指出的發(fā)展趨勢。它還包括了SAE J2602 Task Force提供的信息，尤其是在現有從節點(diǎn)的使用方面。

LIN2.0規范包包含以下部分：

LIN物理層規范描述了物理層，包括比特率、時(shí)鐘容限（clock tolrerance）等。 LIN協(xié)議規范描述了LIN的數據鏈路層。 LIN API規范描述了網(wǎng)絡(luò )和應用程序之間的接口，包括配置和診斷層。 LIN配置語(yǔ)言規范描述了LIN說(shuō)明文件的句法和語(yǔ)義，此說(shuō)明文件用于配置完整的網(wǎng)絡(luò )，并作為開(kāi)發(fā)和分析工具的輸入信息。 LIN診斷和配置規范描述了可部署在數據鏈層上，為診斷消息和節點(diǎn)配置提供信息的服務(wù)。 LIN節點(diǎn)功能語(yǔ)言規范定義了用來(lái)描述現有從節點(diǎn)的格式。這些從節點(diǎn)可與即插即用工具一同使用，以自動(dòng)創(chuàng )建LIN描述文件。

圖7中的LIN開(kāi)發(fā)工作流程顯示了LIN 2.0規范包的各個(gè)部分如何組成一個(gè)整體。

圖7：VCT LIN開(kāi)發(fā)工作流程

LIN 2.0和LIN1.3規范包可以在http://www.lin-subbus.org.上注冊后免費訂購。

通過(guò)比較LIN1.3和LIN 2.0規范包，我們可以看到兩個(gè)最重要的改變就是對配置和診斷的標準化支持，以及規定的節點(diǎn)能力文件。它們的目標都是簡(jiǎn)化現有節點(diǎn)的使用。

其它重要的改變包括：

LIN API（LIN規范包的一部分）是所有用C語(yǔ)言編程的節點(diǎn)所必需的。 增加了改進(jìn)型校驗和（LIN2.0的校驗和還包括PID字節）。 增加了節點(diǎn)配置命令。 標準化和必備的LIN產(chǎn)品識別符（供應商ID/功能ID/版本ID）是配置的一部分。 增加了診斷和診斷API。 定義了新的幀和信號類(lèi)型，從而可以使用零星的幀和字節陣列信號。 增加了必需的響應錯誤(Response_error)從狀態(tài)監控。 將休眠(goto_sleep)和喚醒(wake_up)信號分離。 規范中增加了自動(dòng)比特率檢測。

LIN2.0是LIN 1.3的擴展集，因此LIN2.0主節點(diǎn)可以處理包含LIN 1.3和/或LIN 2.0從節點(diǎn)的集群。自然，一些LIN2.0的特殊特性（包括增強的校驗和、重新配置和診斷等）不能從LIN1.3從節點(diǎn)中請求。但是，LIN2.0從節點(diǎn)不能與LIN1.3主節點(diǎn)一同運行（因為L(cháng)IN2.0從節點(diǎn)需要配置）。
SAE J2602 LIN工作組

SAE J2602的目標是通過(guò)滿(mǎn)足LIN2.0的模糊、矛盾或可選的要求來(lái)提高網(wǎng)絡(luò )中不同LIN設備之間的可互操作性和可交互能力。J2602的規定與LIN2.0規范的主要不同之處包括：

波特率固定在10.417Kbps。 由于斜率針對固定的波特率進(jìn)行了優(yōu)化，可以實(shí)現更好的EMC。 不推薦從節點(diǎn)之間的通訊。 不允許基于事件的消息。 除了休眠和有目標的復位（Sleep and Targeted Reset）外，所有配置和診斷服務(wù)都是可選的。

SAEJ2602還提出了LIN2.0中沒(méi)有的其它要求（如容錯操作、網(wǎng)絡(luò )拓撲和內置的標準化報告等）。

一般來(lái)說(shuō)，SAEJ2606的設計考慮了實(shí)施定制從節點(diǎn)的長(cháng)期目標，而LIN2.0假設使用基于MCU的實(shí)施。因此，J2602期望通過(guò)定制從節點(diǎn)來(lái)進(jìn)一步節約成本。

硅元件上的可能實(shí)施

根據目標MCU提供的功能，可以采用幾種LIN驅動(dòng)器實(shí)施策略。

對于沒(méi)有UART模塊的MCU，需要位響應(Bit-Bang)解決方案，使用一個(gè)定時(shí)器和兩個(gè)通用IO引腳將UART功能構建到軟件中。主要優(yōu)勢是沒(méi)有UART的MCU一般是最便宜的處理器。另一方面，這樣的CPU使用非常精密，需要為每個(gè)字節都發(fā)送中斷請求。最后，這種解決方案與基于UART的解決方案相比一般需要更多內存，比如，在飛思卡爾68HC908QY器件中就可以找到這類(lèi)LIN驅動(dòng)器。