LIN总线技术在汽车智能灯控系统中的应用

　　● LIN是一种低端网络系统，可提供简单的网络解决方案，支持网络节点的互操作性，大大减少了系统安装、调试和接线的成本和时间。

　　● LIN的通信量小、配置灵活，采用单线连接及单主机/多从机的通信结构（无需总线仲裁），可保证低端设备及电子控制单元简便、快捷的实时通信。

　　● 通过主机节点可将LIN与上层网络（如CAN）相连接，实现LIN的子总线辅助通信功能，从而优化网络结构，提高网络效率和可靠性。

　　● LIN的协议是开放的，任何组织和个人无需支付费用即可获取。

　　LIN规范包括三个主要部分：LIN协议规范部分（说明LIN的物理层和数据链路层）、LIN配置语言部分（说明LIN配置文件的格式）和LIN API部分（说明网络与应用程序间的接口）。

LIN协议的通信机制和帧结构如图3所示，LIN网络中的每个节点都有一个从任务模块，主节点还包含一个主任务模块。帧头由主任务发出，包括同步间隙、同步场和信息标识符。所有节点中的从任务（包括主节点）对信息标识符进行滤波，并发回数据场和校验场。字节场采用SCI/UART串行数据格式。

　　3 LIN总线技术在汽车智能灯控系统中的应用

　　汽车灯光控制模块的控制实际上是根据车灯的状态信息及驾驶员对车灯状态的要求来实现的。车灯的状态信息主要是故障信息的反馈，驾驶员对车灯状态的要求通过仪表盘的车灯按钮来传递。本汽车灯光控制模块为了便于整车安装，分成两个子模块，如图4所示。子模块1负责根据仪表盘车灯按钮的状态控制功率器件开关动作，同时监控车灯状态，提供反馈信号，并根据反馈信号判断车灯的故障状态。子模块2负责采集仪表盘车灯按钮信息，同时用LCD显示出目前车灯的故障状态信息。

　　下面对汽车智能灯控模块控制思想及LIN总线技术在其中的应用做出具体分析：在系统启动并进行初始化以后，子模块1开始启动一个定时器，实现周期性地对数字量诊断输出的车灯和模拟电流传感器诊断输出的车灯进行检测（检测不同智能开关向微控制器反馈的数字和模拟故障信号），对于出现故障的车灯信息，通过 LIN总线传输到子模块2。传输信息包括故障车灯的名称、故障车灯所在的诊断组（数字量诊断组或模拟量诊断组）和故障状态（断路或短路等）。子模块1同时亦接收来自于子模块2的仪表盘的车灯按钮扫描信息，该信息包含了驾驶员对于车灯状态的要求（开通或关断）。然后结合诊断结果及仪表盘的扫描结果，决定是否打开车灯或关闭车灯。子模块2通过LIN总线接收子模块1传输过来的车灯的故障诊断信息，周期性的通过LCD进行显示。同时亦周期性的扫描仪表盘的按钮状态，并通过LIN总线传输到子模块1。

　　本汽车灯光控制模块作为车身低端网络，传输数据量小，对传输快速性要求不高，20kBaud完全可以满足系统对传输速率的要求。相比于具有更多优良性能而价格也更高昂的CAN总线，LIN总线成本较低，容易在UART中实现，并具有较好的容故障能力和传输可靠性。在综合考虑总线的硬件与软件成本和总线的可靠性之后，选择LIN总线实现灯控模块内部两个子模块间的数据传输，而CAN总线则用于灯控模块与车身内部其他ECU之间的通信。

　　3.1 LIN总线硬件接口电路

　　LIN总线硬件接口电路如图5所示，该模块分为主节点和从节点两个单元。供电电源电路采用英飞凌TLE4278电压调节器实现，输入Vi为12V，输出 Vq为5V。收发器采用英飞凌TLE 6258系列LIN总线收发器。从安全角度考虑，主节点电路在电源引脚和总线间以及总线和参考地之间分别连接1kΩ电阻和1nF电容，以保证总线信号在显性电平和隐性电平间切换时有合适的时间延迟。

　　TLE 6258是单线收发器，适用于LIN协议，与LIN规范1.2兼容，发送速率可达20kbps，功率消耗低，且具有短路保护和过温保护等功能，特别适于作为汽车和工业应用，且可用于标准的ISO9141系统。为了减小电流损耗，TLE 6258提供了一种空闲模式。在空闲模式下，TLE 6258退出总线活动，既不接收也不发送数据，电流降到最低，从而达到减小电流损耗的目的。TLE 6258在正常工作模式和空闲模式之间的切换过程如图6所示，在正常工作模式下，通过对ENN置1进入空闲模式。在空闲模式下，通过在总线上发送唤醒帧，可把主机或从机从空闲模式唤醒，返回到正常工作模式。进入正常工作模式后，ENN变为0，释放RxD为传输数据状态。

　　3.2 LIN总线通讯软件设计

　　LIN软件基于几个状态机制和功能块，状态机制通过串行接口的中断调用，在程序中用nTRANSCEIVER_STATUS表示每个状态。主机任务发送同步间隔场（Synch Break Field）、同步场（Synch Field）和标识符场，如果从机在总线上检测到匹配的标识符，它会接收或发送数据到总线（这里假设数据字节是8个，主机为接收数据，从机为发送数据，也可定义为主机发送数据，从机接收数据）。以下（1）～（3）为主机任务，（4）～（13）为从机任务。

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