低成本LIN總線(xiàn)協(xié)議在汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )中的應用

該協(xié)議沒(méi)有定義直接錯誤報告機制，然而由于每個(gè)從節點(diǎn)都應自行追蹤各自的錯誤，因此主節點(diǎn)可利用正常的報文協(xié)議來(lái)請求獲得錯誤狀態(tài)。

LIN和系統要求

那么LIN是如何滿(mǎn)足對低功耗、低系統成本、功能增加甚至減少汽車(chē)總重量的要求呢？

首先它可以方便地用軟件實(shí)現LIN協(xié)議，該協(xié)議不需要單片機給予過(guò)多的硬件支持，通過(guò)使用一個(gè)簡(jiǎn)單的USART或增強型USART就可以實(shí)現。USART支持諸如自動(dòng)波特率檢測等功能，這意味著(zhù)在LIN應用中可以使用一個(gè)簡(jiǎn)單的質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的8位單片機。還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是LIN在協(xié)議層不需要復雜的操作系統，不多的軟件開(kāi)銷(xiāo)還使得設計人員能夠選擇存儲器容量較小的單片機。

如何運用像LIN這樣的簡(jiǎn)單協(xié)議對汽車(chē)進(jìn)行控制呢？以車(chē)鏡控制為例，許多汽車(chē)的車(chē)鏡相互之間仍是硬連接，或者在豪華型汽車(chē)中通過(guò)CAN這樣的昂貴協(xié)議連接，其實(shí)利用LIN總線(xiàn)就可以方便地將左右車(chē)鏡和四向儀（可以改變車(chē)鏡位置的四方向開(kāi)關(guān)）連接起來(lái)。在典型的LIN方案中，四向儀是主節點(diǎn)，兩個(gè)車(chē)鏡是從節點(diǎn)。四向儀讀取按鍵的狀態(tài)，將報文發(fā)送給相應的車(chē)鏡。

那么使用LIN能夠為諸如車(chē)鏡控制等應用增加新功能嗎？回答是不需要額外連線(xiàn)，就可以方便地添加其它功能，如集成式轉向信號、集成式照地燈或車(chē)鏡加熱器。這里車(chē)鏡只需要與地電位、VBAT和LIN總線(xiàn)連接，需要改動(dòng)的只有主節點(diǎn)，它必須知道要實(shí)現哪些車(chē)鏡功能。

圖2說(shuō)明了用于車(chē)鏡應用的LIN網(wǎng)絡(luò )。為了更清楚地理解這個(gè)例子，讓我們更深入地研究一下。該網(wǎng)絡(luò )中的主節點(diǎn)是一個(gè)PIC18F4680 8位閃存單片機，它讀取車(chē)鏡選擇開(kāi)關(guān)和四向儀，還通過(guò)CAN總線(xiàn)接收報文。從CAN總線(xiàn)發(fā)送給主控LIN節點(diǎn)的報文包括左右轉向信號和開(kāi)門(mén)，接收到來(lái)自CAN總線(xiàn)的報文后，主節點(diǎn)通過(guò)LIN總線(xiàn)向從節點(diǎn)發(fā)出命令，如“左車(chē)鏡上升或左車(chē)鏡下降”。

在此例中，從節點(diǎn)由PIC16F688 8位閃存單片機組成。PIC16F688具有一個(gè)集成的LIN收發(fā)器和一個(gè)增強型USART，其中USART能自動(dòng)執行自動(dòng)波特率檢測。從節點(diǎn)收到報文并利用步進(jìn)電機使車(chē)鏡上升或下降。假設車(chē)鏡模塊沒(méi)有集成式轉向信號等其它功能，當從節點(diǎn)從LIN總線(xiàn)上接收到一條諸如“左轉向信號”的報文時(shí)，它就會(huì )忽略這一報文或者觸發(fā)I/O用于轉向信號（這部分內容已超出本文討論范圍）。觸發(fā)I/O的好處是無(wú)論車(chē)鏡是否集成了轉向信號都可應用相同的軟件，只需要對硬件做適當更改即可運行，也就是說(shuō)功能不同的各種車(chē)鏡都可以使用同一軟件。

LIN軟件

LIN主節點(diǎn)有三個(gè)主要的軟件進(jìn)程，第一個(gè)進(jìn)程接收CAN報文，并將其轉變?yōu)長(cháng)IN報文；第二個(gè)進(jìn)程讀取四向儀和車(chē)鏡選擇開(kāi)關(guān)的狀態(tài)；第三個(gè)進(jìn)程向從節點(diǎn)發(fā)出報文。

如果主節點(diǎn)從CAN總線(xiàn)上接收到“左轉向信號打開(kāi)”的報文，它會(huì )將該報文轉變成LIN協(xié)議，并發(fā)送給適當的LIN總線(xiàn)節點(diǎn)（在本例中為左車(chē)鏡）。對PIC18F4680中的CAN控制器進(jìn)行編程后，它可以只接收來(lái)自CAN總線(xiàn)的特定報文，而不會(huì )有任何其它軟件開(kāi)銷(xiāo)，這一硬件過(guò)濾方式使CAN總線(xiàn)的通訊只有極少軟件工作量。PIC18F4680也集成了一個(gè)可用于LIN總線(xiàn)通訊的USART，由于LIN總線(xiàn)主節點(diǎn)不必執行自動(dòng)波特率檢測，因此它能夠通過(guò)USART發(fā)送整條報文。

車(chē)鏡從節點(diǎn)有n+1個(gè)進(jìn)程，其中n是車(chē)鏡中集成的功能數目。如果只要控制車(chē)鏡的上下左右，軟件進(jìn)程就只有2個(gè)，第一個(gè)是收發(fā)進(jìn)程，第二個(gè)是車(chē)鏡控制進(jìn)程，主要驅動(dòng)步進(jìn)電機，其它可能的進(jìn)程有“照地燈開(kāi)”和“左轉向信號開(kāi)”。因為PIC16F688有一個(gè)增強型USART，可實(shí)現波特率檢測，所以L(fǎng)IN通訊的軟件開(kāi)銷(xiāo)非常少，這就為實(shí)現其它功能（包括檢修）留出了很大余地。

本文總結

正如前面所述，LIN總線(xiàn)能夠增加功能和降低成本，可以用軟件編程實(shí)現各種特性，也可以通過(guò)軟硬件功能增添新的特性，這樣不同的模塊就都可以用一個(gè)硬件或一個(gè)軟件平臺實(shí)現。LIN總線(xiàn)的靈活性有利于降低生產(chǎn)和軟/硬件維護方面的成本。因為L(cháng)IN總線(xiàn)非常簡(jiǎn)單，所以用質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的8位單片機就可以實(shí)現，從而降低系統總成本。