LIN Bus建置优势与门控开发实例

　　在LIN上传输的讯号，其讯框结构上是由一个由主任务提供的标头（header）和由从任务处理的回应部分（Response）所构成。标头包含一个13 位的同步间隔栏位（synch break field）；一个由主任务产生的同步栏位（synch field）；以及一个辨识栏位（identifier field）。其中每一个位组栏位都以串行位元组方式发送，起始位元组的第一位编码为“0”，而终止位编码为“1”。

　　在回应部分则包含二、四或八个位组的资料栏位（data filed），以及一个位组的验证栏位（checksum field）。由主任务执行的讯框标头会依整个LIN丛集的进度表决定每个讯框的传输时间，以确保网路不会超载，并能确保资料传输的确定性。在LIN网路中只有主节点采用晶体振荡器来为系统提供精确的基本时钟，此时钟会嵌入上述的同步栏位中，让从任务能与主节点时序同步。请参考图二。

图二　LIN讯框结构示意图

　　LINSCI最佳化LIN系统

　　以标准SCI所建置的LIN网路虽已具备极佳的建置优势，但让想让系统等级获得最佳化，仍存在一些限制。若想得到最佳化的LIN系统，必须考虑以下因素：

　　- LIN传输所需要的CPU负荷；

　　- 应用上所需要的时脉准确性；

　　- LIN传输的频宽；

　　- LIN界面的稳定性/有效性；

　　因此，为了达到最佳化的需求，有必要在硬体技术上进行强化。ST的LINSCI即是经过强化的硬体SCI埠，可透过减少CPU负载来提升系统效能；另外，其内部的1MHz震荡器、带有运算放大器的快速10位ADC，以及低电压检测器的可修整重启电路─可透过消除对这些功能所需之外部电路的需求来简化系统设计并降低制造成本。8Kbyte的扩充快闪记忆体能在单一供给电压下操作，以降低电路板复杂度并提供更快速的编程能力。

　　LINSCI可以被嵌入在一颗很小的8-bit MCU中，它的目的就是要让从设备的LIN功能能完全发挥，其功能包括标头侦测（Header Detection）、指示器（Identifier）和非相关位组过滤（Irrelevant Byte Filtering）、延伸性错误侦测（Extended Error Detection）和再同步化（Resynchronisation）等。LINSCI的讯框架构请参考图三。

图三　LINSCI的讯框架构

　　进一步来看，LIN的鲍率（Baud rate）是10kbps和20kbps，这很难达成标准SCI位时间取样原则所需要的2%准确性。这是因为鲍率预定标器（prescaler）的有限分辨率所造成的。假设CPU的频率是8MHz，LIN的鲍率是20kbps，由于LIN的时脉容忍度是15%，这造成2.33%的量化错误。在LINSCI 中则以12位unsigned定点值（即LDIV）来取代8位整数值的鲍率预定标器，能让上述的量化误差下降到0.15%。

　　门控系统建置案例

　　以下将以门控模组系统的建置，进一步说明LIN总线的应用及设计要求。在今日中阶及高阶车款中的门控系统，往往需要这些功能：

　　- 门锁（lock）和防盗门锁（dead lock latch）；

　　- 动力车窗（Power Window）升降；

　　- 踏脚灯（Footstep light）；

　　- 切换面板照明（Switch panel illumination）；

　　图四显示以LIN网路组成的门控系统，它的主控节点是由一个中央车体控制单元（Central Body ECU），它和车体CAN网路相连结。每个车门都由一个车门模组（DM-Driver, DM-Passenger, DM-RearRight, DM-RearLeft）所组成，能够提供动力车窗及门锁功能。此外，两个前门都有后视镜控制（MMR, MML）的从节点。在此系统中，还会有一个嵌在驾驶端的中央切换面板（Central Switch panel, SP），它是一个独立的从节点，由它来控制所有的动力车窗、手动门锁及后视镜调整等功能。

图四　LIN网路门控系统示意图

　　此系统会对LIN网路形成下述要求：

　　- 当主控器收到从遥控钥匙发出的有效讯号时，必须要启动门控系统，从节点通常是通过CAN总线来接收；

　　- 当正确的钥匙打开前门时，也同时启动门控系统；从节点会直接反应而不需经由与主控器的通讯；

　　- 对切换面板的询问动作（Polling），以确保回应对各个驱动装置控制（动力车窗、后视镜调整、门锁）的主动式切换；

　　- 对所有从节点的询问动作，以得到车窗升降的位置状态，以及车门的开关情况；

　　- 对所有从节点的睡眠模式控制（即电池供应操作模式）；

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