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面向未來(lái)汽車(chē)應用的LIN總線(xiàn)系統
作者：
時(shí)間：2012-11-22
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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傳統的汽車(chē)電氣系統設計利用一捆電纜來(lái)連接車(chē)燈、電動(dòng)機、電磁閥、加熱器、空調等設備?，F在，車(chē)輛中電子器件的數量急劇增加，汽車(chē)的電氣系統變得越來(lái)越復雜。一些統計數據顯示，汽車(chē)中電子器件所占的比例將達到40%到50%。因此，汽車(chē)中電纜的數量會(huì )越來(lái)越多，電纜的重量也越來(lái)越大。此外，汽車(chē)的電接線(xiàn)變得越來(lái)越復雜，這給汽車(chē)制造商和汽車(chē)維修廠(chǎng)的裝配工作造成更多的麻煩。
在十幾年前，博世公司為汽車(chē)應用引入了CAN總線(xiàn)系統，其目的是將本地網(wǎng)絡(luò )的概念應用到汽車(chē)系統內，就像辦公室和家中的LAN網(wǎng)絡(luò )一樣。然而，CAN針對高達1Mbps的高速數據傳輸設計，對于普通的汽車(chē)應用來(lái)說(shuō)，CAN模塊的成本比較高，它更適合于引擎ECU和ABS的互連。
在1999年引入了針對汽車(chē)應用的LIN 1.0(本地互連網(wǎng)絡(luò ))總線(xiàn)系統，它的目標是低成本應用，如電動(dòng)門(mén)、電動(dòng)窗、側鏡、雨刮器、座椅安全帶報警、外部照明等。LIN總線(xiàn)的傳輸速度最大為20kbps，而且它在單通道總線(xiàn)環(huán)路中最多能支持16個(gè)節點(diǎn)，總線(xiàn)電纜的長(cháng)度最多可以擴展到40米。
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圖1：LIN總線(xiàn)API到物理層的結構 |
隨著(zhù)LIN總線(xiàn)系統在汽車(chē)行業(yè)的普及應用，電子控制器件將會(huì )采用模塊的形式，可以方便地插入到LIN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，并與位于儀表板或駕駛室附近的主控制器單元連接在一起。
LIN總線(xiàn)
LIN是一種低成本的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )，它是現有的汽車(chē)多元網(wǎng)絡(luò )的補充。
LIN總線(xiàn)的主要特征是：一個(gè)主節點(diǎn)、多個(gè)從節點(diǎn)的概念；低成本：基于普通UART/SCI接口硬件、相同的軟件或作為純狀態(tài)機；自同步：在從節點(diǎn)中不用晶體振蕩器或陶瓷振蕩器時(shí)鐘；確定性信號傳輸：信號傳播時(shí)間預先可計算；低成本單線(xiàn)實(shí)現連接；速度高達20kbps；基于應用交互作用的信號。
LIN總線(xiàn)的結構
使用一個(gè)幀收發(fā)器連接LIN簇與物理總線(xiàn)，所有的應用不直接訪(fǎng)問(wèn)這些幀，在幀和應用之間加入了基于信號的交互作用層(interaction level)。此外，在應用和幀處理程序層之間存在診斷接口和信號交互作用層。
LIN系統由一個(gè)主節點(diǎn)和多個(gè)從節點(diǎn)(最多16個(gè)節點(diǎn))構成。主任務(wù)發(fā)送的幀由一個(gè)報頭和不同從任務(wù)的一個(gè)響應消息構成。圖2所示為由不同從任務(wù)響應的主任務(wù)報頭。
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圖2：主節點(diǎn)和從節點(diǎn)的工作過(guò)程 |
圖3所示為L(cháng)IN幀的結構，該幀由一個(gè)間隔(break)字段后跟4到11個(gè)字節的字段構成。每一個(gè)字節字段都以串行字節方式發(fā)送，起始字節的第一位編碼為“0”，而終止位編碼為“1”。
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圖3：LIN幀結構 |
Melexis LIN總線(xiàn)解決方案
Melexis是一家汽車(chē)半導體制造商，Melexis從1989起開(kāi)始提供混合信號IC解決方案。Melexis專(zhuān)注于低成本的LIN總線(xiàn)汽車(chē)市場(chǎng)，在他們的集成LIN控制器中有4位MCU (MLX80103)和16位MCU，該控制器針對特定應用融合了數字IC(CPU)及模擬IC。圖4所示為運行在Melexis新型MLX16控制器上的LIN協(xié)議的實(shí)例。
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圖4：低成本單封裝集成LIN總線(xiàn)解決方案的結構 |
MLX16具有雙CPU，分別是運行協(xié)議處理程序的4位MCU MLX4和運行應用軟件的16位MCU MLX16。Melexis正在為基于MLX4的LIN從節點(diǎn)開(kāi)發(fā)一種可被用于每一個(gè)MLX4產(chǎn)品的LIN軟件套件，讓客戶(hù)可以專(zhuān)注于應用軟件的開(kāi)發(fā)。
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