门控系统LIN总线通信模块设计与实现

　　0 引言

　　随着汽车业的飞速发展，汽车电控系统的配置不断升级，使得车辆上的电子元件越来越多，其相互连接的网络结构也越来越复杂。过去所采用的电缆连接方式所带来的庞大布线负担，容易造成车体过重和线路的磨损老化。在这种情况下，就需要引入标准的总线技术，从而降低车身重量，同时提高各个电控元件之间的通信可靠性。LIN总线一般应用于不需要高性能及带宽和复杂性较大的低端系统，如车门控制模块、座椅调节、车灯控制和空调系统中传感器和执行器之间的通信。由于其LIN总线成本较低，也可以独立用于不是特别复杂的车身控制网络中。

　　1 LIN总线协议简介

　　LIN(Local Interconnect Network)是一种低成本的串行通讯网络，用于实现汽车中的分布式电子系统控制。LIN 的目标是为现有汽车网络(例如CAN 总线)提供辅助功能，因此LIN总线是一种辅助的总线网络。在不需要CAN 总线的带宽和多功能的场合，比如智能传感器和制动装置之间的通讯使用LIN 总线可大大节省成本。LIN 技术规范中除定义了基本协议和物理层外还定义了开发工具和应用软件接口。LIN 通讯是基于SCI(UART)数据格式，采用单主控制器/多从设备的模式。仅使用一根12V 信号总线和一个无固定时间基准的节点同步时钟线。这种低成本的串行通讯模式和相应的开发环境已经由LIN 协会制定成标准。LIN 的标准化将为汽车制造商以及供应商在研发应用操作系统降低成本……LIN总线协议基于ISO参考模型中的物理层，数据链路层采用NRZ (Not Re-turn Zero)编码方式，电平分为隐性电平(‘1’)和显性电平(‘0’)。

　　1.1 物理层

　　LIN总线一般采用单总线(12 V)串行通讯，总线长度最大可达到40 m，传输速率最高可达到20 Kb/s，通常使用2.4Kb/s、9.6 Kb/s和19.2 Kb/s这三个波特率进行数据传输。由于从节点的个数除了受标识符数量的限制中，也受到总线的物理特性限制，节点过多必然减少网络阻抗，从而导致通讯条件变差，所以协议规定：一个LIN总线网络上的节点数目不能超过16个。

　　1.2 数据链路层

　　LIN总线协议的一个报文帧由报文头和响应组成，图2所示是LIN总线协议的报文帧结构。一般情况下，报文头都是由主节点发送，而响应则是由一个主节点或者一个从节点发送。报文头包含一个空白场、一个同步场和一个标识符场，而响应则包括1 到9个字节场(0～8个数据场和一个校验和场)。其中，字节场由字节间的间隔分开，报文头和响应则由帧内响应间隔分开，它们的最小长度皆为0。

　　报文头中的空白场可使节点能够识别一个报文的开始。空白场为13位或者持续更长时间的显性电平(‘0’)加上持续1个位时间以上的隐性电平(‘1’)组成。同步场则为一个字节长度(ox55)，可用来使相关从节点进行主从节点的时钟同步。