| 本文旨在介绍本地互联网（LIN）这种低本钱的串行通讯协议，它首要用于轿车的分布式电子体系和依据网络的车辆概念中。 车内网络解决计划 新技能为车辆带来的很多改动之一便是电子零部件的不断添加，一起，带有多种传感器、执行器、电子操控器的高档操控体系也对车用通讯技能提出了巨大需求。清楚明了，这些需求只能经过运用这种网络解决计划来满意，因为车内环境各不相同，所以，本文将介绍三种能满意本钱、安全性和通讯速度需求的首要通讯标准。 *FlexRay *CAN -操控器局域网络 *LIN -本地互联网络 以上三种通讯标准在通讯速度和每个节点的本钱方面的比较，见图1  图1： 首要轿车通讯协议 每个通讯标准都有各自的长处和方针运用渠道： FlexRay–高速度（每信道高达10 Mbps）、双信道、时刻触发、强壮的容错协议，规划用作骨干网。一般的方针运用是所谓的X-by-wire（线控）概念。其意图是经过电子信号传输来替代传统的制动踏板和制动器或方向盘和车轮之间的机械传动。 CAN（操控器局域网）–中等速度（最高1Mbps）、单信道、双线容错协议，现在不仅在轿车业，还在许多工业运用中广泛运用。CAN协议的方针运用能够包括电机操控、悬架操控和车内信息文娱功用。 LIN-本地互联网络–低速（最高20kbps）、单线低本钱协议，可用于终端节点运用。LIN的概念注定这种协议用于传感器/执行器中，一般用于低速通讯，即速度不是关键因素的运用中。 图2是面向总线的轿车规划理念的一个比方。这种规划显现三种通讯协议的共存。  图2：总线车概念 LIN–本地互联网络 如上所述，LIN是一种低本钱的单线串行通讯接口。它依据通用的UART/SCI接口，能够20 kbps的波特率确保数据的牢靠传输。LIN总线一般运用于集成设备，比方门、方向盘、座椅、温度操控和发动机冷却电扇等。在这些设备中，LIN网络对本钱灵敏的特性使其选用了一系列先进的机械电子设备，如智能传感器/执行器。此外，经过用数字编码替代模仿编码，机械电子设备能够轻松连接到车辆网络体系，并易于进行各种确诊和修理，包括体系的从头编程和更新。 LIN协议的另一个首要特征是从节点中能够主动完结同步而无需晶振或陶瓷振荡器。这一特性和依据SCI的通讯的简便性是任何LIN施行供给经济高效性的首要因素。 操作根底 LIN的操作概念依据一主多从的拓扑结构。在这种状况下，LIN集群（LIN 2.0版中LIN网络的近义词）包括一个主节点和几个（多达15个）从节点。  图3： 操作概念 如图3所示，LIN节点实践上能够分红两个独立的部分： *主使命（Master task），担任决议何时传输哪个帧 *从使命（Slave task），供给将经过LIN总线传输的数据，并答应经过节点从低功耗形式中唤醒LIN集群。 典型的主节点包括主使命和从使命，而从节点只包括从使命。 帧的组成 经过LIN总线传输的数据单位叫作帧。每个帧包括两个首要部分： *主使命供给的报头。 *从使命处理的呼应。  图4：LIN帧的组成 报头包括以下几个部分： * 中止（Break） – 至少13位长的LIN总线的主导状况，由主使命发生，包括每个LIN帧。 * 同步字段（Synchronisation field） – 数据值在0x55的位字段，使从使命能与主时钟同步。 * 受维护的辨认符(PID) – 独特别界说音讯内容但不界说接纳方的地址。PID以一个6位长的辨认符开端，后边跟有两个奇偶校验位。 LIN帧的呼应部分是节点的从使命供给的，可分为以下两部分： *数据字段–传输1到8个字节的数据。 *查验和字段–包括反向转化的8个字节总和，包括后续(Carry Over)数据字节。 LIN帧的结构见图5。  图5：LIN帧结构 在LIN帧的呼应部分传输的数据内容有三种类型： 信号 – 呼应的数据字段中包括的梯状值或字节阵列。在这种状况下，帧的ID必须在0x00和 0x3B之间。留意，数据段中信号的方位对带有相同 PID的帧来说是固定的。 确诊信息 – 用来传输确诊或装备数据。这些信息总是8位长，并带有预留的ID号。0x3C ID用于主恳求， 而0x3D 用于从呼应。 保存信息 – 可用于用户界说的扩展名 (这种状况下ID等于0x3E)或预留用于未来的协议改善（ID设为0x3F）。 主使命对报头的传输依据集群的时刻表。时刻表规则了传送帧的次序，以及当时和下一个帧之间的距离。因为时刻表的数量从理论上讲没有约束，所以能够界说几个不同的时刻表来满意集群运转的不同需求。时刻表概念是一个机制，有助于确保网络不会过载，并确保有确保的数据传输。 网络办理 LIN中的网络办理只指集群唤醒和休眠（go-to-sleep）流程。一切其它网络办理功用，如装备检测或自我维护（limp hom）办理都由运用完结。 若想使一切从节点均进入低功耗形式，主节点会宣布第一个数据字节为零的主恳求(MasterRequest)帧。此帧便是休眠指令。从节点软件担任处理正确进入低功耗形式所需的一切过程。此外，假如LIN总线处于非活动状况超越25000位时刻（在运用LIN 2.0标准的状况下为超越4秒），从节点也应该主动进入低功耗形式。 为了唤醒休眠的LIN集群，任何节点都能够宣布唤醒指令。唤醒恳求是经过迫使总线进入250ms到5 ms的主导状况宣布的。每个从节点都能够检测到唤醒恳求，并准备好接纳100 ms之内的总线指令。 LIN节点功率办理状况图见图6。  图6：LIN节点功率办理 LIN评价 1996年，沃尔沃和Volcano通讯(VCT) 为Volvo S80系列开发了一种依据UART/SCI的协议，即Volcano Lite。此协议是车辆通讯体系不行短少的组成部分。1997年，摩托罗拉公司与沃尔沃和沃尔沃通讯协作，协助它们改善Volcano Lite协议以满意各种不同需求（比方无需晶振的从设备主动同步），并拟定能够支撑各种半导体产品的敞开标准。1998年12月，Audi、BMW、Daimler Chrysler和VW也参加进来，由此形成了LIN协会(http://www.lin-subbus.org)。 LIN 1.0版于1999年7月发布，并遭到一些轿车公司运用的VLIT总线的严重影响。LIN标准在2000年经过两次更新，然后发生LIN1.2版别。 2002年11月，LIN协会公布LIN1.3版标准，首要对物理层进行修正，进步了节点之间的兼容性。 当时的标准版别，即LIN2.0，是2003年9月发布的。因为LIN2.0版是现行标准，所以本文首要介绍此版别。 因为Audi、BMW、Daimler Chrysler、VW、Porsche 和VCT轿车公司在施行过程中发现了一些问题，所以，LIN的新版别现在正在拟定傍边。2005年5月，VCT被Mentor Graphics (http://www.mentor.com)收买，成为一个大公司的组成部分，因而能继续支撑和开发VCT的完好产品线。
LIN优化UART模块的MCU是削减驱动器软件部分而添加功用/特性的下一个过程。飞思卡尔68HC908EY 或 68HC908GR设备中选用的增强型SCI模块供给波特率调理和裁定模块选项，无需额定的定时器就能丈量输入信号（对LIN同步音讯有用）。另一方面，这种办法或许会添加终究规划的本钱。 终究一点，也是很重要的一点，抱负的解决计划应运用LIN专用的UART模块。飞思卡尔MCU（如68HC908QL设备）的SLIC（LIN 从接口操控器）模块便是一个典范。与标准的UART解决计划比较，这种解决计划的本钱和复杂性更高，并且要求施行SLIC优化的驱动器。另一方面，SL%&&&&&%供给如下功用：主动同步、主动波特率调整、与上述任何解决计划比较中止数大大削减、主动校验和的生成与验证。因而，它答应将MCU专用于用户运用。 此外，还有一种十分风趣的解决计划是将一切与LIN有关的核算转移到支撑LIN的协处理器模块上。飞思卡尔的MC9S12X系列选用了这种计划。这些产品配备有彻底独立于中心的X-gate RISC协处理器，可将整个LIN通讯负载从CPU中心中开释，然后确保CPU在一切时刻内都可用于用户运用。 LIN2.0运用实例 如前所述，LIN通讯协议规划用于轿车传感器和执行器运用。可是，其运用并不限于这些范畴。此处介绍的支撑LIN的无刷直流电机（BLDC）发动机电扇操控运用便是LIN运用于其它范畴的一个实例。 无刷直流电机（BLDC）在轿车运用中越来越常见，首要用在空调操控和发动机冷却电扇中。与有刷直流电机比较，无刷直流电机（BLDC）运用电子交流，而不是机械交流器，因而能进步整个体系的牢靠性和功率。并且，因为无刷直流电机（BLDC）转子可发生转子磁通量，能够完成更高的机电转化功率。 支撑LIN的无刷直流电机（BLDC）发动机电扇操控运用在闭环、支撑PWM的无刷直流电机（BLDC）运用中选用LIN2.0通讯协议。无刷直流电机（BLDC）由霍尔传感器驱动，用于转子方位检测，并且，运用中还嵌入了电流和过压检测功用。此运用的首要部分见图8：  图8：支撑LIN的无刷直流电机（BLDC）发动机电扇操控 如图所示，支撑LIN的无刷直流电机（BLDC）发动机电扇操控硬件规划十分简略，包括四个部分： 发动机电扇操控LIN 主节点 – 为LIN集群供给所需的电扇速度信息，以及运转/中止指令和过错盯梢。 MC68HC908QB8 LIN 开发包 – 是一个LIN从节点，处理的无刷直流电机（BLDC）操控功用，并为集群供给实践电扇转速信息和电扇运转/过错状况信息。评价板的LIN开发包系列 (EVB)是开发者轻松开发他们各自依据LIN的项目而无需重视硬件开发的一种办法。现在，这些评价板可用于飞思卡尔半导体的各种8/16位MCU：从十分小型、廉价的MC68HC908QY4 MCU到功用强壮的MC68HC908S12C32。在本运用中，咱们挑选了MC68HC908QB8，它是低本钱、小型的8位MCU系列的一员。 MC33395 EVB – 用于功率规划。飞思卡尔半导体的评价板概念不只限于这种依据MCU的板，还包括依据飞思卡尔SMARTMOS系列的评价板。MC33395 EVB十分合适各种12V的电机操控运用，包括零穿插和背EMF (zero crossing and back EMF)无刷直流电机（BLDC）转子方位检测办法，运用户能够轻松运用先进的电机操控程序。 无刷直流电机（BLDC）电扇– 这种运用运用EBM-Papst W3G300-EQ22-90轴向电扇。 以下是发动机电扇体系的功用。主节点发送有关要求的无刷直流电机（BLDC）负载循环、开/关指令和复位信号（用来铲除从节点上的电流过高和过压信号）的信息。所需的速度能够直接在主板上设置，也能够经过高档CAN总线发送给主节点。从节点为主节点供给实践无刷直流电机（BLDC）速度、电流过大和电压过高标志。 将LIN2.0链接添加到独立发动机电扇中的第一步是创立集群音讯战略。它完好描绘了集群中不同设备之间的通讯。它包括一切帧的一个列表，带有界说的帧ID、帧发行者和用户以及数据字段内容（包括信号结构）。为集群创立一份日程表也十分重要。这些都应该包括在LIN描绘文件(*.ldf)中，它的结构由LIN标准包（LIN装备言语阐明）规则。 关于项意图软件部分，Volcano（拜访www.volcanoautomotive.com了解更多信息）LIN 方针包（LTP）用作LIN 2.0驱动器。这种东西能够从集群LDF文件中生成LIN特定的C代码文件。然后，这些文件被直接添加到用户编译器/链接器中，以在项目中添加LIN链接程序。因而，运用开发人员只需编写用户的特定程序而无需花时刻来开发与LIN通讯有关的程序。欲了解这方面的更多信息，请拜见飞思卡尔半导体运用攻略AN2767, 运用Volcano LTP的飞思卡尔8/16位MCU上的LIN 2.0链接。它是一篇简略、易读的文章，描绘和介绍了LIN2.0的施行主题。 支撑LIN的无刷直流电机（BLDC）发动机电扇操控在飞思卡尔半导体AN2983运用攻略中进行了详细描绘。该运用攻略包括完好的软件代码，可从飞思卡尔网站上免费下载。图9显现了该运用的实在图片。  图10：支撑LIN的无刷直流电机（BLDC）发动机电扇操控的实践装置 飞思卡尔半导体供给广泛的LIN产品系列，包括8/16/32位主MCU和8/16位从节点MCU。并且，模仿产品部（Analogue Product Group）也供给多种产品，包括LIN物理层接口、LIN/CAN SBC（体系根底芯片）和IDC（智能分布式操控）。IDC产品是高度集成的单一封装芯片，包括一个8位MCU、LIN物理层接口、电压调理器和各种功率驱动(SMARTMOS)组件，如半桥、高/低端开关、霍尔传感器输入等。此解决计划十分合适空间有限的运用，如后视镜或车窗升降器。 |
飞思卡尔终端节点通讯解决方案
本文旨在介绍本地互联网（LIN）这种低成本的串行通讯协议，它主要用于汽车的分布式电子系统和基于网络的车辆概念中。车内网络解决方案新技术为车辆带来的众多改变之一就是电子零部件的不断增加，同时，带有多种传
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