汽車電子中LIN總線技術(shù)與應(yīng)用研究

王森泯

【摘要】社會(huì)經(jīng)濟(jì)在不斷發(fā)展的同時(shí)，汽車行業(yè)也在快速的發(fā)展，這就使得傳統(tǒng)的總線技術(shù)已經(jīng)無法滿足人們對(duì)汽車內(nèi)部空間的需求，無法滿足人們對(duì)汽車整體機(jī)構(gòu)空間的需求，使得由通信速度更快、質(zhì)量更高、成本更低和對(duì)周圍環(huán)境變化抵抗能力更高以及自身空間結(jié)構(gòu)更為集成的總線技術(shù)成為汽車電子系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。汽車電子化、網(wǎng)絡(luò)化成為汽車技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志，而就目前而言，汽車電子中的總線技術(shù)的應(yīng)用呈現(xiàn)不同的發(fā)展趨勢(shì)，總線技術(shù)為汽車電子系統(tǒng)的發(fā)展提供了多種多樣的發(fā)展形勢(shì)。本文分析了LIN總線技術(shù)，并對(duì)汽車電子中LIN總線技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

【關(guān)鍵詞】汽車電子 LIN總線技術(shù) 應(yīng)用

0 引言

汽車行業(yè)在不斷發(fā)展的同時(shí)，汽車裝備日益電子化，使得汽車車身需要承載更多的電子部件和電氣控制設(shè)備[1]，這就比普通的汽車裝備多出更多的通訊功能，多出更多的計(jì)算功能，從而導(dǎo)致對(duì)汽車內(nèi)電子系統(tǒng)提出了更高的要求。在合理布置的前提下減少總線的數(shù)量和滿足汽車電子系統(tǒng)的正常運(yùn)行既是提升汽車制造水平的重要標(biāo)志，又是衡量汽車制造成本的標(biāo)志。傳統(tǒng)的總線技術(shù)已經(jīng)不再適合現(xiàn)代汽車裝備日益電子化的發(fā)展趨勢(shì)，其采用的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單一的通訊方式，這使得各種各樣的總線技術(shù)不斷的被提出，其中就包括LIN總線技術(shù)。

1 LIN總線技術(shù)概述

1.1 LIN總線的內(nèi)容

LIN全稱為“Local Interconnect Network”，其是由Audi、BMW等7家汽車制造商及Motorola集成電路制造商于1998年聯(lián)合提出，LIN總線是CAN總線的補(bǔ)充[2]，是為了降低汽車成本而研發(fā)的一種總線系統(tǒng)。LIN 總線的應(yīng)用提升了汽車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靈活性，同時(shí)在硬件和軟件方面都為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)提供了相互操作性，LIN 總線能夠預(yù)見獲得更好的電磁兼容 特性。LIN 總線是串行的通信網(wǎng)絡(luò)，主要用于汽車外圍設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接，如汽車開關(guān)、顯示器、傳感器和執(zhí)行器等設(shè)備的連接，LIN 總線應(yīng)用最多的是燈光照明、車窗座椅、電動(dòng)天窗等的控制傳輸。LIN 總線技術(shù)采用的是主機(jī)與從機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，LIN 總線技術(shù)沒有總線仲裁。LIN 總線技術(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口USART，它沒有設(shè)置相應(yīng)的片上通訊模塊，通過LIN總線技術(shù)網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸速度能夠達(dá)到20kbps，且其總線長度在40米范圍內(nèi)。

1.2 LIN總線技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

LIN總線是CAN總線的輔助網(wǎng)絡(luò)，與CAN總線相比，LIN總線具有更高的性價(jià)比。LIN總線技術(shù)具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：①LIN總線是低端的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其能夠提供網(wǎng)絡(luò)互操性的節(jié)點(diǎn)，能提供簡單的網(wǎng)絡(luò)解決方法，從而最大限度的減少了汽車電子系統(tǒng)的安裝、調(diào)試時(shí)間，減少系統(tǒng)的接線時(shí)間。②LIN 總線具有通信量小、配置靈活的特點(diǎn)，其可以保證低端設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，LIN 總線采用單線連接或單主機(jī)/多從機(jī)的通信結(jié)構(gòu)，以保證電子控制單元簡便、快捷的進(jìn)行實(shí)時(shí)通信[3]。③通過主機(jī)節(jié)點(diǎn)將LIN與上層網(wǎng)絡(luò)相連接，以實(shí)現(xiàn)LIN總線補(bǔ)充CAN總線的功能，從而提高網(wǎng)絡(luò)效率，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。④LIN 總線協(xié)議無需支付任何費(fèi)用，其協(xié)議是開放的，任何組織或個(gè)人均可免費(fèi)獲得。

1.3 LIN總線規(guī)范

LIN總線規(guī)范包括以下三方面的內(nèi)容：①LIN協(xié)議。該部分的規(guī)范反映了LIN的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層；②LIN配置語言。該部分規(guī)范反映了LIN配置文件的格式；③LIN API。該部分規(guī)范反映了網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用程序間的接口。LIN 協(xié)議中的每個(gè)主節(jié)點(diǎn)都設(shè)相應(yīng)的從節(jié)點(diǎn)模塊和主任務(wù)模塊。所有節(jié)點(diǎn)中的從任務(wù)均會(huì)過濾信息的標(biāo)識(shí)符，并信息發(fā)回?cái)?shù)據(jù)場(chǎng)，發(fā)回校驗(yàn)場(chǎng)。

2 汽車電子中LIN總線技術(shù)的應(yīng)用

汽車電子控制系統(tǒng)涉及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)變速箱、ABS、安全氣囊等汽車安全以及動(dòng)力系統(tǒng)，這些汽車安全以及動(dòng)力系統(tǒng)采用CAN網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)；其涉及的電動(dòng)門窗、轉(zhuǎn)向盤、座椅、照明燈等小型系統(tǒng)采用LIN網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，這就出于成本考慮進(jìn)行設(shè)計(jì)的。圖1為汽車LIN網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)和CAN網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)混合控制圖。下面以車燈LIN網(wǎng)絡(luò)為例簡要說明LIN總線技術(shù)在汽車電子中的應(yīng)用。

汽車外部照明的主要裝置是車燈，可以說，汽車在行駛過程中，通過車燈與外部世界進(jìn)行交流，汽車車燈是用來進(jìn)行交流指示的重要方式、重要手段，特別是在夜晚，汽車車燈的作用更加重要。汽車車燈模塊主要分為以下四種模塊：①左前燈模塊；②右前燈模塊；③左后燈模塊；④右后燈模塊。圖中的單片機(jī)采用的是 MC68HC908GZ16，是通過該單片機(jī)完成LIN與CAN的網(wǎng)絡(luò)通信信息的交流，圖中的汽車車燈通過LIN總線技術(shù)控制車燈的四個(gè)模塊。

主機(jī)節(jié)點(diǎn)MC68HC908GZ16采集各控制開關(guān)的狀態(tài)，同時(shí)接收CAN總線上輸出的遠(yuǎn)程信息，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)出控制指令，然后將控制指令轉(zhuǎn)換為LIN報(bào)文幀，隨后LIN總線技術(shù)將這些信息發(fā)送到相應(yīng)的從機(jī)節(jié)點(diǎn)上[4]。從機(jī)節(jié)點(diǎn)接收到相應(yīng)的報(bào)文幀，然后拆封、解讀報(bào)文幀，再根據(jù)報(bào)文幀的信息獲取相應(yīng)的控制指令，并做出相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作，從而控制汽車車燈的狀態(tài)。同時(shí)，從機(jī)節(jié)點(diǎn)將控制車燈的模塊的狀態(tài)反饋非主機(jī)節(jié)點(diǎn)，主機(jī)節(jié)點(diǎn)再將反饋得到的信息通過CAN總線技術(shù)發(fā)送出去。主機(jī)節(jié)點(diǎn)可以是LIN 網(wǎng)絡(luò)與 CAN 網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。

3 結(jié)語

隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展以及汽車技術(shù)的逐步發(fā)展，使得汽車信息必然朝著通信網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。LIN總線技術(shù)是一種新型的總線技術(shù)，其具有性能優(yōu)越、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，LIN總線技術(shù)的發(fā)展必然會(huì)推動(dòng)汽車的發(fā)展，推動(dòng)汽車電子系統(tǒng)的發(fā)展。就目前汽車技術(shù)發(fā)展階段而言，汽車各大廠商正在努力研究總線技術(shù)，以促進(jìn)汽車朝著更高速、更靈活、更經(jīng)濟(jì)、更具容錯(cuò)性方向發(fā)展，將LIN總線技術(shù)與CAN總線技術(shù)結(jié)合起來能夠更好的控制汽車通信網(wǎng)絡(luò)，因此，LIN總線技術(shù)值得在汽車電子系統(tǒng)中使用。

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