LIN協(xié)議驅(qū)動器的關(guān)鍵技術(shù)及設計原理
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引言：
LIN總線做為CAN總線的有效補充，在低端車身電子領域替代CAN總線，既能滿足功能要求，又能節(jié)約成本，在對成本更加敏感的國產(chǎn)車上得到大規(guī)模應用。不同于CAN總線有專門的協(xié)議驅(qū)動器，用戶不用管理底層的通信而直接進行應用程序的編寫1，LIN總線沒有專門的協(xié)議驅(qū)動器，一般需要在SCI模塊的基礎上用軟件實現(xiàn)其底層通信，筆者為某國產(chǎn)車設計了一款LIN主節(jié)點產(chǎn)品，結(jié)合LIN 2.0規(guī)范，首先介紹下LIN協(xié)議驅(qū)動器的功能，然后從數(shù)據(jù)鏈路層、應用層兩個方面介紹協(xié)議驅(qū)動器的關(guān)鍵設計技術(shù)。
1 驅(qū)動器功能：
LIN規(guī)范定義了數(shù)據(jù)格式、報文格式以及基于時間片的調(diào)度通信機制，做為LIN主節(jié)點，需要實現(xiàn)的功能包括：
1、報文的封裝和發(fā)送、接收和解析，根據(jù)報文格式填充/提取ID和數(shù)據(jù)；
2、通信管理，以調(diào)度表的方式控制時間片的輪轉(zhuǎn)和相應幀的發(fā)送；
3、網(wǎng)絡管理，休眠和喚醒；
LIN總線采取8N1的SCI數(shù)據(jù)格式，協(xié)議驅(qū)動器在SCI的基礎上以軟件的形式實現(xiàn)。軟件就是“數(shù)據(jù)+操作”2，做為一個可復用、移植性強的軟件模塊，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和API函數(shù)的設計是軟件模塊設計的兩個重要組成部分，下面從數(shù)據(jù)鏈路層和應用層兩個方面介紹下協(xié)議驅(qū)動器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計和API函數(shù)設計。
2 數(shù)據(jù)鏈路層：
數(shù)據(jù)鏈路層主要實現(xiàn)LIN報文的發(fā)送及接收，報文格式如圖1所示：
圖1 LIN報文格式
LIN報文由報文頭+響應組成，報文頭包括同步間隔、同步字段和標識符三個部分，其中同步間隔為10bit 0，同步場為0x55，標識符唯一標識該報文；響應包括數(shù)據(jù)和校驗和兩個部分，報文數(shù)據(jù)長度由應用層設計指定，也可以認為由標識符唯一指定，校驗和包括經(jīng)典校驗和和增強型校驗和兩種方式，均采用帶進位加法進行計算，不同之處在于經(jīng)典校驗和只對數(shù)據(jù)做校驗，而增強型校驗和的校驗數(shù)據(jù)中含有標識符，診斷報文采用經(jīng)典校驗和，其它報文采用增強型校驗和。
由于LIN物理層為單線通信，且采取一種多從的時間片輪轉(zhuǎn)方式，不存在CAN總線的競爭總線問題3，所以LIN節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)可以回讀到同樣的數(shù)據(jù)，其報文的發(fā)送和接收可以統(tǒng)一在SCI的接收中斷中，以狀態(tài)機的形式實現(xiàn)4，狀態(tài)對應報文的各個組成部分，狀態(tài)機跳轉(zhuǎn)條件便是數(shù)據(jù)接收中斷。根據(jù)LIN報文結(jié)構(gòu)，設計如下形式的結(jié)構(gòu)體，
typedef struct
{
uchar pid;
uchar datalen;
uchar data[8];
uchar checksum;
l_bool done;
l_state state;
l_bool error;
}l_frame;
其中pid為標識符，data為報文數(shù)據(jù)，datalen為數(shù)據(jù)長度，checksum為校驗和，state為狀態(tài)機狀態(tài)，其類型定義如下：
typedef enum
{
l_IDLE,
l_BREAK,
l_SYNC,
l_PID,
l_DATA,
l_CHECKSUM
}l_state;
狀態(tài)機設計在SCI接收中斷處理函數(shù)中實現(xiàn)，部分實現(xiàn)如下：
void l_ifc_rx_BcmIfc(void)
{
uchar ch,tmp,i;
ch=Lin_periph[SCIDRL];
switch(Cur_frame.state){
case l_IDLE:
if(0x00==ch){
Cur_frame.state=l_BREAK;
l_SendChar(0x55);
}else{
Cur_frame.state=l_IDLE;
}
break;
case l_BREAK:
if(0x55==ch){
Cur_frame.state=l_SYNC;
l_SendChar(Cur_sch_item->pid);
}else{
Cur_frame.state=l_IDLE;
}
break;
case l_SYNC:
if(Cur_sch_item->pid!=ch){
Cur_frame.state=l_IDLE;
}else{
Cur_frame.state=l_PID;
Cur_frame.pid=Cur_sch_item->pid;
Cur_frame.datalen=Cur_sch_item->datalen;
if(l_SEND==Cur_sch_item->mode){
tmp=Cur_sch_item->data[0];
l_SendChar(tmp);
Cur_frame.data[0]=tmp;
Cur_frame.datalen--;
}
}
break;
case l_PID:
Cur_frame.state=l_DATA;
if(l_SEND==Cur_sch_item->mode){
if(Cur_frame.datalen==0){
Cur_frame.check=l_CalcChksum();
l_SendChar(Cur_frame.checksum);
Cur_frame.done=1;
}else{
tmp=Cur_sch_item->data[Cur_sch_item->datalen-Cur_frame.datalen];
l_SendChar(tmp);
Cur_frame.data[Cur_sch_item->datalen-Cur_frame.datalen]=tmp;
Cur_frame.datalen--;
}
}else{
Cur_frame.data[0]=ch;
Cur_frame.datalen--;
}
break;
case l_DATA:
...
break;
case l_CHECKSUM:
default:
break;
}
}
在聲明變量和函數(shù)時，均以“l(fā)_”開頭，這樣可以避免跟其他模塊在變量和函數(shù)命名空間上的沖突，從而增強了可移植性。
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