用于分布式电子系统控制中的LIN总线的应用设计

作者：张黎红;程安宇;何文;王平;王坤

１LIN总线介绍

1.1LIN总线特点

1.2LIN总线通信机制

LIN总线是基于SCI（UART）数据格式，采用单主控制器／多从设备的模式，仅使用一根12V信号总线。一个LIN网络由一个主节点、一个或多个从节点组成。所有节点都有一个从通讯任务，该通讯任务按功能分为发送任务和接收任务。主节点还有一个主发送任务，一个LIN网络上的通讯总是由主发送任务所发起的。主控制器发送一个起始报文，从控制单元在接受并且滤除消息标志符后，一个从任务被激活并且开始本消息的应答。

1.3LIN报文帧

一个报文帧（图1）是由一个主机节点发送的报文头和一个主机或从机节点发送的响应组成。报文帧的报文头包括一个同步间隔场（SYNCHBREAKFIELD）、一个同步场（SYNCHFIELD）和一个标识符场。报文帧的响应（RESPONSE）则由3个到9个字节场组成：2、4或8字节的数据场（DATAFIELD）和一个校验和场（CHECKSUMFIELD）。字节场由字节间空间分隔。报文帧的报文头和响应是由一个帧内响应空间分隔，最小的字节间空间和帧内响应空间是0。

图1LIN报文帧

2LIN节点设计

2.2LIN主节点设计

·8-MHz内部总线频率

·丰富的I／O资源

·一个串行外围接口（SPI）模块

ESCI模块可以使MCU和外围设备及其它MCU异步通信，故它可以作为LIN的主结点。由于MC68HC908GZ32内部带有CAN控制器（MSCAN08），因此它除了能够作为LIN的主节点，还可以作为CAN/LIN网关。

图2LIN主节点的电路原理图

主节点可以采用查询或中断的方式发送主机任务，本设计采用中断的方式发送主机任务。首先发送同步间隔（13个bit的显性电平加1个bit的隐性电平），GZ32里面专门用中止位（SBK）来发送同步间隔。将寄存器SCC2中的发送中止位SBK置1即会装载中止符（全0）置发送移位寄存器，再将SBK置0，移位寄存器中止最后一个中止符且至少发送1个逻辑1，构成13个bit的低电平和1个bit的高电平。同步间隔是区别全零数据字节的关键，必须按照这种方式发送才能把它与全零字节区别开来。然后按照SCI串行格式发送同步场0x55和标志符场。如果主节点还有从机发送任务，还需要按照SCI串行格式发送数据场和校验和场。

2.3LIN从节点设计

本设计选用M68HC08系列的MC68HC908QL4作为LIN从节点的MCU，其电路原理图如图3所示，选用MC68HC908QL4，主要因为其具有如下特点：

·4096bytesFLASH，128bytesRAM

·5-V和3.3-V工作电压

·5V时内部总线频率为8-MHz，3.3V时为4-MHz

·一个双通道16bit定时接口模块（TIM）

·13个双向输入输出口，1个只输入口

·一个LIN从机接口控制器（SLIC）模块

SLIC模块用来提供LIN总线上从机的连通性，与通用I/O口共享其引脚。它有以下特点：

·自动的波特率设置和LIN信息帧同步

·自动识别和确认LIN信息的同步间隔和同步场

·自动计算校验和场和确认错误报告

·无错误的情况下每个标准LIN信息帧可有最多2个中断

·高速的LIN可以从83.33kbps到120.00kbps

图3LIN从节点电路原理图

3LIN节点在车身控制中的应用示例

图4长安SC6350车身网络图

汽车前端放置高低速CAN网关（采用MC9S12DG128微控制器），其高速CAN与对信号的传输实时性要求很高的用电器如AMT、ABS、Engine相连，其低速CAN与组合开关和大部分用电器的开关相连。汽车前面两侧放置两块GZ32电路板，它控制汽车前面两侧的车灯和一些电机，同时它还作为LIN网络中的LIN主节点。LIN网络从节点（QL4电路板）放置在汽车后面两侧，控制汽车后面的车灯和电机。由于汽车后部的用电器比较少，需要使用的I/O口就比较少，正好符合QL4I/O口比较少的特点。

图5LIN数据场字节分配

两个LIN从机分别接在两个LIN主机上，而且它们都是只接收报文帧，不用发送响应场，故可用相同的标志符0x1C。另外还有睡眠和唤醒2个命令帧，分别用LIN总线保留的标识符0x3C和0x00来识别。

4结束语

本文作者的创新点在于：根据LIN总线特点，设计了MCU+LIN接口芯片的LIN节点硬件结构，实现了主机／从机任务的LIN网络通讯，并根据长安SC6350微车制定了LIN应用层协议，构建了一个基于CAN/LIN总线的车身网络（该车身网络已经通过国家863项目组的验收），为我国汽车LIN总线A类网络高层通讯协议的制定奠定了基础。

责任编辑：gt

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