Freescale LIN總線應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)

摘要：CAN/LIN（Local Interconnect Network）總線的引入帶來(lái)了車身電子控制的模塊化和智能化。在低速的車身控制條件下，與CAN總線相比較，LIN總線控制方案成本較低是最大的優(yōu)勢(shì)。本文介紹了基于Freescale半導(dǎo)體公司（原摩托羅拉半導(dǎo)體部）的單片機(jī)（MCU）和智能模擬器件的LIN總線Demo系統(tǒng)，為汽車電子用戶提供了一種能快速掌握的車身LIN總線控制的開發(fā)平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：汽車電子；車身電子；總線；LIN

引言

在汽車電子系統(tǒng)中，主要存在如圖1所示的幾種網(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，而D2B和MOST主要應(yīng)用于汽車娛樂(lè)（圖像和語(yǔ)音）的傳輸和控制。

就車身控制而言，主要的應(yīng)用基于CAN/LIN總線協(xié)議?；贑AN總線車身控制，在汽車電子上已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用。隨著車上總線節(jié)點(diǎn)的增加及高性能系統(tǒng)向中低檔汽車的發(fā)展，CAN總線相對(duì)較高的實(shí)現(xiàn)成本就成為一種障礙。因此LIN總線隨之產(chǎn)生。由于LIN硬件的實(shí)現(xiàn)是基于普通的串行通信接口（SCI），甚至在子節(jié)點(diǎn)中可以用普通I/O口加上定時(shí)器進(jìn)行模擬，所以其實(shí)現(xiàn)成本較低。LIN的目標(biāo)應(yīng)用是不需要CAN的性能、帶寬及復(fù)雜性的低端系統(tǒng)。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)（圖2）。當(dāng)然，由于其成本較低，也可以獨(dú)立用于不是特別復(fù)雜的車身控制網(wǎng)絡(luò)中。

為了加速基于LIN總線控制系統(tǒng)的開發(fā)周期，Freescale半導(dǎo)體公司開發(fā)了LIN開發(fā)平臺(tái)（LIN DEMO）。LIN DEMO系統(tǒng)提供了完整的軟件和硬件，其中，軟件包括標(biāo)準(zhǔn)的LIN底層驅(qū)動(dòng)軟件和LED顯示的應(yīng)用軟件。用戶可以在此平臺(tái)上很快的搭建起LIN控制網(wǎng)絡(luò)

LIN DEMO應(yīng)用系統(tǒng)

DEMO節(jié)點(diǎn)

LIN DEMO由2個(gè)主節(jié)點(diǎn)（9S12C32和MC68HC908GZ60）和4個(gè)從節(jié)點(diǎn)（MC68HC908GR60、MC68HC908EY16、MC68HC908QY和MC68HC908QL組成。每個(gè)LIN節(jié)點(diǎn)上，都提供了調(diào)試和編程接口（BDM接口（16位單片機(jī)）和CYCLONE/Multilink08接口（8位單片機(jī)）），同時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)還有1個(gè)RS232的串口，可以和PC通信。主節(jié)點(diǎn)有兩種工作模式，兩種模式的切換由1個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)來(lái)控制。

LIN總線睡眠模式（此模式下，與主節(jié)點(diǎn)相連的所有從節(jié)點(diǎn)都處于睡眠模式，主節(jié)點(diǎn)不發(fā)送任何幀頭。）

LIN總線工作模式（此模式下，主節(jié)點(diǎn)發(fā)送幀頭，LED燈用來(lái)顯示從節(jié)點(diǎn)LED的狀態(tài)。）

LIN總線工作模式下，主節(jié)點(diǎn)LED顯示LED狀態(tài)有變化的從節(jié)點(diǎn)LED狀態(tài)。每個(gè)從節(jié)點(diǎn)有4個(gè)LED燈，這些燈的狀態(tài)可以通過(guò)1個(gè)單片機(jī)的鍵盤中斷引腳來(lái)改變。主節(jié)點(diǎn)有8個(gè)LED燈，其中的右邊（低位）4個(gè)LED用來(lái)顯示從節(jié)點(diǎn)LED燈的狀態(tài)，另外的左邊（高位）4個(gè)LED燈用來(lái)從節(jié)點(diǎn)的類型和ID號(hào)，其中2個(gè)用來(lái)顯示節(jié)點(diǎn)類型（GR、EY、QY和QL），另外2用來(lái)顯示和此從節(jié)點(diǎn)類型相匹配的節(jié)點(diǎn)ID號(hào)最低的兩位。

這樣主節(jié)點(diǎn)上左邊（高位）4個(gè)LED為i*16的高4位。同時(shí)，主節(jié)點(diǎn)上右邊（低位）4個(gè)LED用來(lái)顯示從節(jié)點(diǎn)LED的數(shù)值（同樣次序的LED燈亮）。

所有的從節(jié)點(diǎn)可以在不斷電情況下加入或者脫離總線。當(dāng)監(jiān)測(cè)到有新的從節(jié)點(diǎn)加入，主節(jié)點(diǎn)從0到7清除主節(jié)點(diǎn)的LED，然后把該節(jié)點(diǎn)存入主節(jié)點(diǎn)LED的顯示序列。當(dāng)監(jiān)測(cè)到有節(jié)點(diǎn)脫離總線時(shí)候，主節(jié)點(diǎn)從7到0清除主節(jié)點(diǎn)的LED，然后從主節(jié)點(diǎn)LED的顯示序列去掉該從節(jié)點(diǎn)。

正常工作模式下，復(fù)位后，每個(gè)從節(jié)點(diǎn)響應(yīng)對(duì)于該從節(jié)點(diǎn)ID（可以重新配置）的主接點(diǎn)幀頭，響應(yīng)的數(shù)據(jù)定義為2個(gè)字節(jié)。按動(dòng)從節(jié)點(diǎn)上的開關(guān)，可以增加從節(jié)點(diǎn)上LED的值（從1到15，除去全為零的情況）。當(dāng)從節(jié)點(diǎn)上的LED值變化之后，主接點(diǎn)上的LED的右邊（低位）4個(gè)LED將顯示對(duì)應(yīng)從節(jié)點(diǎn)上LED的值。

在模式配置模式下，用戶可以改變從節(jié)點(diǎn)的ID。從節(jié)點(diǎn)的LED用來(lái)顯示本節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)。從節(jié)點(diǎn)上第一位的LED點(diǎn)亮，表示XXXXXX00；第二位的LED點(diǎn)亮，表示XXXXXX01；第三位的LED點(diǎn)亮，表示XXXXXX10；第四位的LED點(diǎn)亮，表示XXXXXX11。

當(dāng)所有的從節(jié)點(diǎn)連接到主節(jié)點(diǎn)并且工作正常的時(shí)候，通過(guò)撥動(dòng)主節(jié)點(diǎn)上的1個(gè)開關(guān)，我們可以很容易的讓從節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。撥動(dòng)此開關(guān)到OFF檔，5秒鐘以后，GR60和EY16就進(jìn)入了睡眠（QY4不支持此操作）。

MC68HC908EY16的基本電路原理圖，它包含了LIN節(jié)點(diǎn)和3個(gè)跳線。值得注意的是，這些跳線只是在對(duì)芯片編程和調(diào)試的時(shí)候用到。對(duì)芯片編程和調(diào)試時(shí)，需要用到Freescale的開發(fā)工具（MULTILIN08/12、CYCLONE08），通過(guò)這些工具再和PC相連。完整的電路圖，還包括一些編程接口和雙排接口（連接MCU的引腳到其他的應(yīng)用中）。

基本的LIN節(jié)點(diǎn)電路圖比較簡(jiǎn)單，主要包括MCU，LIN物理層接口和1個(gè)5V的電壓調(diào)節(jié)器。本電路中，物理層接口用MC33399，電壓調(diào)節(jié)器用的是LT1121，可以被Freescale一顆新的系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片（SBC）所替換。MCU允許MC33399控制電壓調(diào)節(jié)器。當(dāng)LIN總線上沒(méi)有任何活動(dòng)時(shí)，MC33399控制電壓調(diào)節(jié)器LT1121停止工作，從而使MCU掉電，使LIN從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，整個(gè)從節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電流將小于50微安。在從結(jié)點(diǎn)的電路板（除去QY4）上，我們可以看到所有的LED燈都關(guān)閉了（程序的最初設(shè)計(jì)，使得當(dāng)MCU上電后，總是有1個(gè)LED燈是亮）。

其他節(jié)點(diǎn)得電路圖和MC68HC908EY16的差不多。48腳的GR60主要是用于一些高端應(yīng)用的LIN節(jié)點(diǎn)中，但是GR60沒(méi)有內(nèi)部時(shí)鐘，需要外接1個(gè)時(shí)鐘。GZ60和GR60比較接近，但是，GZ60主接點(diǎn)上多出了1個(gè)MC33388的CAN接口。C32是16位單片機(jī)，和8位單片機(jī)相比，它有了BDM模塊，相對(duì)于8位單片機(jī)的MULTILINK接口，調(diào)試簡(jiǎn)單了很多。

DEMO軟件結(jié)構(gòu)

1.主節(jié)點(diǎn)的軟件結(jié)構(gòu)

主節(jié)點(diǎn)的軟件流程圖。在單片機(jī)和LIN驅(qū)動(dòng)程序初始化以后，通過(guò)主節(jié)點(diǎn)PCB板上的1個(gè)開關(guān)，調(diào)整LIN是否被允許工作。如果睡眠，主節(jié)點(diǎn)上的LED燈會(huì)關(guān)閉；如果LIN總線工作，則主函數(shù)Main將會(huì)周期的發(fā)送幀頭到從節(jié)點(diǎn)。所有的ID號(hào)（如表1）在idList[16]中定義。如果函數(shù)LIN_MSG_STATUS（）顯示有對(duì)應(yīng)于幀頭的特定ID，從節(jié)點(diǎn)有反應(yīng)，則反饋回來(lái)的數(shù)據(jù)被讀取，同時(shí)，檢查idActiveList[16]判斷這是否為新的LIN從節(jié)點(diǎn)，如果是，則idActiveList[16]對(duì)應(yīng)的位置1，然后NewNode（）函數(shù)被執(zhí)行，節(jié)點(diǎn)的LED燈顯示有新的節(jié)點(diǎn)加入。