簡化線路配置　兩線LIN架構(gòu)加快汽車聯(lián)網(wǎng)設(shè)計（一）

現(xiàn)今，汽車往往包含數(shù)百個傳感器，主要用于測量和報告溫度與壓力等參數(shù)。在大多數(shù)情況下，這些傳感器位于車輛內(nèi)，遠離監(jiān)控和處理傳感器資料的主機微控制器 （Host MCU）。考量車輛的聯(lián)網(wǎng)接線成本，這些傳感器并不直接與控制器區(qū)域網(wǎng)路（CAN）或區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)路（LIN）連接。克服這種接線局限性的方法是將標準三線 LIN網(wǎng)路轉(zhuǎn)化為兩線配置，其中LIN的從端節(jié)點（Slave Node）從LIN匯流排主通訊線直接取電，從而省去每個從端節(jié)點到電池的供電線。

　　標準LIN匯流排包括一個主端節(jié)點及不超過十五個與單一網(wǎng)路相連的從端節(jié)點。物理LIN網(wǎng)路是三線配置，包括電源（車輛電池）、接地和LIN匯流排通訊線。在主LIN匯流排上通常需要一個1kΩ上拉電阻RLIN，在正常LIN匯流排運作中，此上拉電阻在LIN匯流排為LIN網(wǎng)路上的從端節(jié)點提供偏壓，但不提供電力，從端節(jié)點的電力係來自電池輸入（圖1）。

　　圖1 標準三線LIN配置

　　設(shè)計人員可以使用簡化為兩線的非標準LIN網(wǎng)路架構(gòu)，此種方法依靠連接的從端節(jié)點直接由從端LIN匯流排取得電能，進而省去從端節(jié)點到電池的獨立供電線（圖2）。

　　圖2 建議中的兩線LIN配置

　　由于省去電池供電線，為從端節(jié)點供電僅需一個阻塞二極管、VDS和緩沖電容CVS_S，緩沖電容應(yīng)在LIN資料包傳輸期間足以保持從端節(jié)點供電電壓，定時推動LIN信號到接地。本文概述這種兩線接線方法的實施方案，并確定完全實現(xiàn)兩線LIN網(wǎng)路功能性必須考慮的固有系統(tǒng)折衷權(quán)衡。

左右從端節(jié)點性能　關(guān)鍵參數(shù)舉足輕重

　　成功實施兩線LIN網(wǎng)路的關(guān)鍵是連接從端節(jié)點的電能要求。必須給從端節(jié)點供應(yīng)足夠的電能，從而以最低系統(tǒng)工作電壓維持通信：系統(tǒng)工作電壓一般是9伏特 （V）。若無法滿足這項條件，則不可能實施兩線LIN解決方案。在兩線實施方案中影響從端節(jié)點性能的關(guān)鍵參數(shù)為LIN匯流排電源、從端節(jié)點耗電量、從端節(jié)點緩沖電容及LIN匯流排資料協(xié)定。

　　影響兩線LIN網(wǎng)路效能　匯流排電源很關(guān)鍵

　　LIN匯流排的性能受到主端節(jié)點向從端節(jié)點供電的限制。在這種配置中，LIN從端節(jié)點的供電將由LIN匯流排主端節(jié)點上拉電阻RLIN決定（圖2）。從端節(jié)點的固定最低輸入工作電壓要求是5.5伏特。為滿足這種最低工作電壓要求，從端節(jié)點取得的負載電流必須不會使LIN主端節(jié)點上拉電阻的電壓降增加，從而使提供給從端節(jié)點的輸入電壓下降到5.5伏特以下，這是從端節(jié)點電壓調(diào)節(jié)器操作的最低操作電壓臨界值。圖3顯示在最低供電電壓為5.5伏特時，采用不同的 LIN主端節(jié)點上拉電阻提供給從端節(jié)點的最大負載電流。

　　圖3 在供電電壓為5.5V時，LIN網(wǎng)路主端節(jié)點上拉電阻和最大從端節(jié)點負載電流的關(guān)系。