LIN總線(xiàn)在汽車(chē)門(mén)控系統中的應用

　　*LIN技術(shù)概況及應用領(lǐng)域
　　*LIN總線(xiàn)技術(shù)規格及在門(mén)控系統中的應用實(shí)例
　　動(dòng)力和車(chē)速已經(jīng)不再是消費者對汽車(chē)性能的唯一追求，人們越來(lái)越關(guān)心駕車(chē)時(shí)的舒適感、安全保障、功能的易用性，和對環(huán)境的保護等方面。因此，除了車(chē)身系統（Carbody）和傳動(dòng)系統（PowerTrain）等傳統的汽車(chē)控制單元以外，安全系統（Safety）和車(chē)載資通娛樂(lè )系統（Telematics/Infotainment）也隨著(zhù)電子技術(shù)的進(jìn)步而逐漸成熟。
　　現代的汽車(chē)電子系統中，電子控制組件（ECU）因在上述系統中賦予汽車(chē)更高效和更具智能性的操控能力而扮演了重要角色，也實(shí)現了諸如電源、車(chē)燈和門(mén)窗等自動(dòng)檢測功能，給駕駛提供了更大便利。
　　汽車(chē)中的電子系統和組件平均達到80多個(gè)，它們之間越來(lái)越復雜的連接和通信功能對總線(xiàn)技術(shù)提出了需求。車(chē)燈、發(fā)動(dòng)機、電磁閥、空調等設備的傳統連接方式為線(xiàn)纜連接，而如果電子元件之間也用電纜連接則必然造成連接復雜性的提高、可靠性的下降，和整體重量的上升；此外，伴隨而來(lái)的線(xiàn)纜的磨損和老化現象也將使汽車(chē)的安全性能降低。
　　為避免線(xiàn)纜帶來(lái)的各種麻煩，車(chē)載網(wǎng)絡(luò )（In-VehicleNetwork）中應用標準化總線(xiàn)技術(shù)則成為較理想的解決方式。按不同的技術(shù)特點(diǎn)和應用領(lǐng)域，車(chē)載總線(xiàn)技術(shù)可分為五類(lèi)。如表一所示，第一類(lèi)LIN、TTP/A等總線(xiàn)傳輸速度最低，適用于車(chē)體控制；第二類(lèi)中速總線(xiàn)，如低速CAN、SAEJ1850、VAN（VehicleAreaNetwork）等，適用于對實(shí)時(shí)性要求不高的通信應用；第三類(lèi)包括高速CAN、TTP/C等技術(shù)，適用于高速、實(shí)時(shí)死循環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)絡(luò )；第四類(lèi)如IDB-C、IDB-M（D2B、MOST、IDB1394）)、IDB-Wireless（Bluetooth）等，一般應用于車(chē)載資通娛樂(lè )網(wǎng)絡(luò )；第五類(lèi)傳輸速度最高，用于最具關(guān)鍵性、實(shí)時(shí)性最高的人身安全系統，包括FlexRay和Byteflight等。
　　本文將主要討論LIN總線(xiàn)技術(shù)規格及在門(mén)控系統中的應用實(shí)例。
　　表一　車(chē)載網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)標準

　　LIN技術(shù)概況
　　LIN總線(xiàn)全稱(chēng)為區域互連網(wǎng)絡(luò )（LocalInterconnectNetwork），是一種結構簡(jiǎn)單、配置靈活、成本低廉的新型低速串行總線(xiàn)，和基于序列通訊協(xié)議的車(chē)載總線(xiàn)的子集系統（Sub-busSystem）。
　　LIN總線(xiàn)為主從節點(diǎn)構架，即一個(gè)主節點(diǎn)（MasterNode）最多可支持16個(gè)從節點(diǎn)（SlaveNode）；在從節點(diǎn)中不用晶振（CrystalOscillator）或陶瓷諧振器（CeramicResonator）時(shí)鐘，也能做到自同步性。LIN基于UART/SCI接口協(xié)議，可實(shí)現極低的軟硬件成本；其信號傳播時(shí)間可預先計算，以滿(mǎn)足傳輸的確定性?？偩€(xiàn)電纜的長(cháng)度最多可以擴展到40米左右，數據傳輸率可達20kbps。
　　1999年，LIN1.0版推出后，不斷有新版本出現（LIN1.3、LIN2.0），持續改進(jìn)了LIN總線(xiàn)的性能與適用性。美國汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )（SAE）下屬的車(chē)輛架構任務(wù)組（TaskForce）也基于LIN2.0提出J2602規范，此舉讓LIN從節點(diǎn)所需要的軟件代碼長(cháng)度縮短，進(jìn)一步降低了LIN2.0中軟件單元的復雜性，可實(shí)現更高效的系統配置。此外，主流廠(chǎng)商也會(huì )針對LIN的性能推出改進(jìn)版本或技術(shù)，例如意法半導體的LINSCI。

圖一　LIN總線(xiàn)應用領(lǐng)域

　　LIN主要用作CAN等高速總線(xiàn)的輔助網(wǎng)絡(luò )或子網(wǎng)絡(luò )，能為不需要用到CAN的裝置提供較為完善的網(wǎng)絡(luò )功能，包括空調控制（ClimateControl）、后視（Mirrors）、車(chē)門(mén)模塊（DoorModules）、座椅控制（Seats）、智能性交換器（SmartSwitches）、低成本傳感器（Low-costSensors）等。在帶寬要求不高、功能簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性要求低的場(chǎng)合，如車(chē)身電器的控制等方面，使用LIN總線(xiàn)可有效的簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)束、降低成本、提高網(wǎng)絡(luò )通訊效率和可靠性。
　　LIN網(wǎng)絡(luò )架構
　　如上文所述，LIN網(wǎng)絡(luò )基于主從節點(diǎn)構架而形成網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。主節點(diǎn)需要向從節點(diǎn)發(fā)出周期性的檢測信號，檢測結果由從節點(diǎn)反饋給主控制器。其中周期根據事件檢測的實(shí)時(shí)性要求而設定。
　　如圖二所示，LIN的信號由一個(gè)由主任務(wù)提供的標頭（Header）和由從任務(wù)處理的響應部分（Response）構成。標頭包含一個(gè)13位的同步間隔字段（SynchBreakField）、一個(gè)由主任務(wù)產(chǎn)生的同步字段（SynchField），以及一個(gè)辨識字段（IdentifierField）。其中每一個(gè)字節字段都以串行位元組方式發(fā)送，起始位的第一位為“0”，而終止位為“1”。由主任務(wù)執行的信號標頭會(huì )依整個(gè)LIN叢集的進(jìn)度表決定每個(gè)信號的傳輸時(shí)間，以確保數據傳輸的確定性及避免網(wǎng)絡(luò )超載的危險。在LIN網(wǎng)絡(luò )中只有主節點(diǎn)采用晶體振蕩器來(lái)為系統提供精確的基本時(shí)鐘，此時(shí)鐘會(huì )嵌入上述的同步字段中，讓從任務(wù)能與主節點(diǎn)時(shí)序同步。LIN信號的響應部分包含一個(gè)數據域位（DataFiled），長(cháng)度為2/4/8個(gè)字節，和一個(gè)長(cháng)度為一個(gè)字節的驗證字段（ChecksumField）。