LIN總線:一種用于車體控制應(yīng)用的新興標(biāo)準(zhǔn)
LIN協(xié)議在每一個消息幀啟動時提供一個專用的同步模式,允許不帶有石英或陶瓷諧振器的從屬節(jié)點將其本地時間基與宿主節(jié)點的時間基同步。
LIN物理層
LIN總線是單線,通過從電池正極Vbat的端接電阻向?qū)Ь€或總線供電??偩€收發(fā)器是ISO9141標(biāo)準(zhǔn)的一個增強實現(xiàn)。該總線可以采用兩個互補的邏輯電平:接近于地的電壓顯性值(dominantvalue)表示邏輯“0”,電壓接近于電池供電電壓的隱性值(recessivevalue)表示邏輯“1”。
該總線的端接部分使用1k(在宿主節(jié)點)和30k(在從屬節(jié)點)的上拉電阻。從屬節(jié)點的端接電容通常為220pF。
LIN物理層規(guī)范對收發(fā)器提出了很高的要求。收發(fā)器的開關(guān)必須不干擾其它電子元件。要滿足汽車制造商的EMC要求,必須采取一些特殊的措施,例如,可以使用波形整形或邊緣修整技術(shù)來減少收發(fā)器的輻射。
LIN總線系統(tǒng)實例:車門和鏡子
汽車車門電子功能的不斷增加使之成為一個使用LIN總線的很好應(yīng)用實例。在保持相同設(shè)計和對其余從屬節(jié)點硬件和軟件沒有任何影響的情況下,功能可以隨意增減。隨著開發(fā)過程中和汽車LIN組裝的最后階段功能或選項的增長。它可實現(xiàn)
預(yù)組裝和預(yù)測試模塊的集成。車門LIN簇中的功能有:帶/不帶防夾的車窗升起;馬達(dá)PWM控制;車窗位置監(jiān)控;門鎖執(zhí)行器控制,包括馬達(dá)控制(死鎖)和門開接觸控制;開關(guān)面板控制和開關(guān)照明。
鏡子功能可被集成到一個或更多個LIN從屬節(jié)點上。這些功能包括:鏡子上下、進出馬達(dá)控制;加熱;水坑燈;轉(zhuǎn)向燈;減少刺眼現(xiàn)象(電鍍彩色鏡,ECM)等。
帶CAN接口和USART/增強USART的高性能8位控制器應(yīng)能滿足宿主節(jié)點的需求。存儲器需求和封裝尺寸要求取決于軟件功能、CAN軟件堆棧和硬件I/O需求。在這個例子中,從屬節(jié)點功能可由低性能8位控制器實現(xiàn)。
從屬節(jié)點的實現(xiàn)
根據(jù)LIN從屬節(jié)點應(yīng)用的復(fù)雜性和從微控制器的預(yù)算,LIN可用軟件方式實現(xiàn),也可以使用標(biāo)準(zhǔn)的USART、EUSART或?qū)S玫腖IN硬件來實現(xiàn)。
用純軟件來實現(xiàn)開關(guān)板、溫度傳感器和LED顯示器等低復(fù)雜性的系統(tǒng)。這種最低成本方案的實現(xiàn)是以相對較高的CPU負(fù)載為代價。包含一個片上RC振蕩器和物理收發(fā)器接口的PIC16C433是微控制器方案的一個例子,它提供了一個高度集成的低成本LIN方案。
LIN協(xié)議的關(guān)鍵特性之一是使用低成本振蕩器的從屬節(jié)點的同步能力。LIN規(guī)范容許從屬節(jié)點的不同步時鐘偏差為15%。如果時鐘偏差超過15%,宿主節(jié)點將發(fā)送一個數(shù)值為零的數(shù)據(jù)字節(jié),這個字節(jié)將會被從屬節(jié)點識別為同步中斷(SyncBreak)。為實現(xiàn)正確通訊,從屬節(jié)點必須有能力重新同步并在LIN幀的時間內(nèi)保持穩(wěn)定(同步偏差低于2%)。
這個要求可以使用半導(dǎo)體制造商在微處理器上實現(xiàn)的可校準(zhǔn)的內(nèi)部RC振蕩器來滿足。內(nèi)部振蕩器依據(jù)溫度和電壓變化調(diào)整振蕩頻率。
LIN標(biāo)準(zhǔn)包含傳輸協(xié)議、傳輸介質(zhì)、開發(fā)工具之間的接口和用于軟件編程的接口。LIN在硬件和軟件方面保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的互操作性和EMC行為的可預(yù)測性。
LIN總線以較低的成本滿足了車體控制應(yīng)用的要求并有助于執(zhí)行器和傳感器設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化和復(fù)用性。使用LIN總線規(guī)范2.0,支持即插即用已成為可能。
LIN標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被許多汽車制造商采納。目前,汽車制造商已經(jīng)在使用LIN總線系統(tǒng)進行系列化生產(chǎn)。工具制造商、半導(dǎo)體供應(yīng)商和第三方軟件供應(yīng)商已經(jīng)提供了大量的工具、硬件和軟件。通過定義良好的開發(fā)過程和元件一致性測試可以達(dá)到所要求的高質(zhì)量和互操作性。
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