趙洪玉 徐 輝 徐春艷

[摘要]在車身控制中，CAN／LIN(Local Interconnect Network)總線的引入帶來了車身電子控制的模塊化和智能化。對(duì)LIN協(xié)議作較詳細(xì)的描述，并以車燈控制為例，提出并實(shí)現(xiàn)軟件的控制算法。

[關(guān)鍵詞]總線LIN協(xié)議車燈控制

中圖分類號(hào)：TP－9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—7597(2009)1020096--01

隨著微控制器在汽車控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，汽車電子化程度越來越高，對(duì)于車身控制，其車載網(wǎng)絡(luò)有助于簡(jiǎn)化安裝工序、降低故障率和成本。人們對(duì)汽車舒適度要求的不斷提高，其復(fù)雜的車身控制系統(tǒng)及其內(nèi)部繁重的信息交互，需要采用大量的線束才能實(shí)現(xiàn)。線束的增加，意味著汽車的安裝工藝復(fù)雜、成本增加和故障率的上升。因此，在汽車上應(yīng)用總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大勢(shì)所趨。

一、汽車電子系統(tǒng)中的總線

在汽車電子系統(tǒng)中，主要存在幾種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。LIN主要應(yīng)用低速(<20Kb／s)的車身控制環(huán)境，低速CAN多用于事件驅(qū)動(dòng)的控制環(huán)境(125Kb／s)，高速CAN(>500Kb／s)，F(xiàn)lexray和Byteflight主要應(yīng)用于時(shí)間驅(qū)動(dòng)的同步高速控制環(huán)境。

就車身控制而言，主要應(yīng)用基于CAN幾IN總線協(xié)議。在汽車上網(wǎng)絡(luò)連接方式主要采用2條CAN，一條用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高速CAN，它主要連接對(duì)象是發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、ASR及ABS控制器、安全帶、氣囊控制器、組合儀表等。它們的基本特征相同，都是控制與汽車行駛直接相關(guān)的系統(tǒng)，速率達(dá)到500kb／s。另一條用于車身系統(tǒng)的低速CAN速率達(dá)lOOkb／s。它主要連接對(duì)象是電動(dòng)車窗、后視鏡，燈光信號(hào)和廂內(nèi)照明燈等。LIN協(xié)議是面向車輛低端分布式應(yīng)用的一類多路復(fù)用串行協(xié)議，符合SAE(Society of AutomobileEngineering)規(guī)定的車用網(wǎng)絡(luò)A類標(biāo)準(zhǔn)。

二、LIN協(xié)議

LIN是低成本的汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其硬件的實(shí)現(xiàn)是基于普通的串行通訊接口(SCI)，甚至在子節(jié)點(diǎn)中可以用普通I／O口模擬，其實(shí)現(xiàn)成本較低。通常LIN子總線是現(xiàn)有的CAN網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充，與CAN網(wǎng)絡(luò)一起形成汽車的控制網(wǎng)絡(luò)。

(一)LlN總線協(xié)議的報(bào)文傳輸及其幀結(jié)構(gòu)

在總線上發(fā)送的信息，有長(zhǎng)度可選的固定格式。每個(gè)報(bào)文幀都包含2、4或8字節(jié)的數(shù)據(jù)以及3字節(jié)的控制和安全信息，如圖1所示。

總線的通訊由單主機(jī)控制。每個(gè)報(bào)文都經(jīng)一個(gè)同步間隔信號(hào)開始，接著是一個(gè)同步場(chǎng)和一個(gè)標(biāo)識(shí)符場(chǎng)，這些都由主機(jī)任務(wù)發(fā)送。從機(jī)任務(wù)則是發(fā)回?cái)?shù)據(jù)場(chǎng)和校驗(yàn)場(chǎng)。通過主機(jī)控制單元中的從機(jī)任務(wù)，數(shù)據(jù)可以被主機(jī)控制單元發(fā)送到任何從機(jī)控制單元。

(二)LIN協(xié)議錯(cuò)誤管理

LIN定義了6個(gè)不同的報(bào)文錯(cuò)誤類型產(chǎn)生錯(cuò)誤[3]：

1、位錯(cuò)誤。向總線發(fā)送一個(gè)位的單元同時(shí)，也在監(jiān)控總線，當(dāng)監(jiān)控位的值和發(fā)送位的值不同時(shí)，則在這個(gè)位定時(shí)檢測(cè)到一個(gè)位錯(cuò)誤。

2、校驗(yàn)和錯(cuò)誤。所有數(shù)據(jù)字節(jié)和的補(bǔ)碼與校驗(yàn)和字節(jié)之加的和不是OxFF時(shí)，則檢測(cè)到一個(gè)校驗(yàn)和錯(cuò)誤。

3、標(biāo)識(shí)符奇偶錯(cuò)誤。標(biāo)識(shí)符的奇偶錯(cuò)誤(即錯(cuò)誤的標(biāo)識(shí)符)不會(huì)被標(biāo)出，通常LIN從機(jī)應(yīng)用不能區(qū)分一個(gè)未知但有效的標(biāo)識(shí)符和一個(gè)錯(cuò)誤的標(biāo)識(shí)符。

如果任何從機(jī)任務(wù)在發(fā)送同步場(chǎng)和標(biāo)識(shí)符場(chǎng)時(shí)在最大長(zhǎng)度時(shí)間中沒有完成報(bào)文幀的發(fā)送則產(chǎn)生一個(gè)不響應(yīng)錯(cuò)誤。

4、同步錯(cuò)誤。當(dāng)從機(jī)檢測(cè)到同步場(chǎng)的邊沿在給出的容差外，則檢測(cè)到一個(gè)同步場(chǎng)不一致錯(cuò)誤。

5、總線空閑錯(cuò)誤。如果在接收到最后一個(gè)有效信息時(shí)間內(nèi)，沒有檢測(cè)到有效的同步間隔場(chǎng)或字節(jié)場(chǎng)則檢測(cè)到一個(gè)沒有總線活動(dòng)條件。

三、LIN總線車燈控翻算洼的研究(波特率自校正算法)

本文的整個(gè)硬件系統(tǒng)是由ATMEL公司的單片控制器AT89C51和Philips公司的LPC921構(gòu)成?？刂破鰽T89C51、收發(fā)器T_TAl020組成主機(jī)控制單元。P89LPC921、收發(fā)器TJAl020和智能開關(guān)MC33291等組成從機(jī)控制單元。本系統(tǒng)共5個(gè)部分組成：1個(gè)主站，車前后各兩個(gè)從站。軟件開發(fā)平臺(tái)用功能強(qiáng)大的keilC51[4]語言環(huán)境，針對(duì)有代表性的車燈控制問題，關(guān)鍵是從機(jī)的響應(yīng)速度。在車燈控制模塊中，先采用的是從機(jī)的個(gè)別ID控制。這種方法的缺點(diǎn)是，如果從機(jī)數(shù)量較多，當(dāng)需要同時(shí)控制全部或其中幾臺(tái)從機(jī)時(shí)，需要發(fā)送的數(shù)據(jù)量較多，從機(jī)的響應(yīng)時(shí)間不一致，而且一旦數(shù)據(jù)發(fā)送的頻率很快極易發(fā)生丟包現(xiàn)象。這在像車燈這種實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的系統(tǒng)中是不允許的。因此，我們采用主機(jī)廣播控制方式，主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)每個(gè)從機(jī)都將接收，從機(jī)判斷是否是自己的ID，如是，從中提取各自規(guī)定好的數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)。一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)變化，從機(jī)就能做出反應(yīng)。采用這種廣播發(fā)送控制方式，解決了從機(jī)響應(yīng)不一致的問題，同時(shí)可以大大減少主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)量，從機(jī)的響應(yīng)靈敏度也有很大提高。

四、結(jié)束語

目前，在國(guó)內(nèi)LIN總線的研究、開發(fā)和應(yīng)用尚處于起步階段。但自2003年開始該技術(shù)已經(jīng)引起了包括汽車生產(chǎn)、配套和研制廠家及部門的關(guān)注和重視，預(yù)計(jì)在今后幾年內(nèi)將得到迅速的發(fā)展。由于LIN,總線在降低成本和標(biāo)準(zhǔn)化方面的突出優(yōu)勢(shì)，特別在不需要CAN總線的帶寬和多功能的場(chǎng)合，使用LIN總線可大大節(jié)省成本。LIN總線技術(shù)必將得到迅速的發(fā)展，在汽車電子領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用。