汽车LIN网络解决方案浅析

　　在对汽车所有节点进行集中控制方面，本地互联网络(LIN)提供了一种低速率、低成本的实施方法。

　　LIN总线是针对低成本应用而开发的汽车串行协议。它对现有CAN网络进行了补充，支持车内的分层式网络。本文讨了几种LIN网络方案，并比较了各个解决方案的优劣势。

图1：单个LIN网路连接示意图。　　

　　LIN总线是针对低成本应用而开发的汽车串行协议，是对现有CAN网络的补充，支持车内的分层式网络。该协议是简单的主/从配置，主要流程在主节点上完成。为了减少成本，从节点应当尽量简单。

　　LIN总线是主从协议，总线中的所有数据传输都由主节点发起。现在有两种完全不同的方法可以将数据传输到从节点，即主-从传输(主节点中的从任务传输数据)或从-从传输(主节点发送帧头，从某个从节点传输数据，然后由另一从节点接收该数据)。这两种方法具有不同的优势和劣势。

　　LIN协议是时间触发型，不需要总线仲裁，同样可以计算每条信息帧在最差环境的定时。每条信息帧的传输都由主节点上执行的调度表控制。调度表在既定时间传输信息帧帧头。

图2：2个LIN网络连接示意图。　　

　　网络实施

　　本节主要介绍单个LIN网络、多个LIN网络和混合CAN/LIN网络的各个方面。

　　单个LIN网络(多个门节点)

　　在这类网络中，车身控制器模块(BCM)将通过单个LIN网络与其它所有节点相连。如图1所示：

　　这类网络有非常直接的结构体系，LIN连接有效地取代了CAN解决方案。虽然LIN协议最初是设计为对CAN进行补充(而不是替换CAN)，但是如图1所示的连接可以实现一个简单的LIN解决方案。

图3：CANLIN混合网络解决方案。　　

　　这还是一个能降低成本的解决方案，因为它不需要任何CAN节点。BCM是LIN 网络的主节点，所有LIN节点都可以接入LIN网络上传输的所有信息。采用该种解决方案，网络上通常拥有5个LIN节点。减少节点数量和定义初始信息传输方法使网络更直接有效。

　　但是，制订进度表(定义哪条信息会在网络中以什么顺序出现)比较困难。如果该系统使用从节点--从节点通信，就可以简化进度表的制订过程，因为它把把网络流量减少到最小程度。例如，如果一个车门有任何键盘操作，这时主节点需要作出决策：网络上的任何节点都能在同一个信息帧内做出响应。

　　这类网络信息流最短，从而引起的EMC问题最少。同时，流量密度的降低，还有助于减少辐射。此外，由于所有节点都通过单线连接，因而将接头数量减到最少，这样增加了可靠性。

图4：LIN网络车门解决方案1。　　

　　两个LIN网络

　　为了克服单个LIN网络的缺点，部分公司开始使用双LIN网络。如图2所示。

　　BCM控制两个完全独立的LIN网络，使得制制订进度表变得相对简单，网络灵活性也增强，即使出现撞车事件，大部分网络保持完整性的可能性也很大仍能保持完整状态。同时采用两个完全独立的LIN网络，有利于各个网进行及时通信。

　　具备LIN分层结构的CAN

　　仅仅依靠LIN不能克服所有的局限。那么，在汽车应用中怎么应用LIN呢？我们在前面的介绍中提到，LIN是作为CAN的补充，而不是彻底替换CAN。图3是CAN/LIN混合网络的解决方案：

　　如前所述，通常BCM和四个车门通过一个CAN网络连接。这是目前大量生产商采用的典型方案。这时，每个车门内的高性能控制器(MCU)，如常见的飞思卡尔HC908AZ60A, 直接控制车窗和车镜。

　　采用LIN结构实现车门功能，就可以选择规格更小的MCU(如HC908GZ16)，它除了能为BCM通信提供必要的CAN接口，还有足够的资源去控制单个LIN网络。在本例中，驾驶员车门MCU除了是BCM 的CAN 接口，还是控制后视镜、键盘、锁和车窗升降等操作的LIN网络的主节点。

　　这样做虽然会增加车门内的MCU，但如果对MCU和LIN状态机进行合适的选择，就可以获得功能更强大、更灵活的分布式系统。

图5：LIN网络车门解决方案2。