智能車窗LIN總線控制系統的設計

楊濤 錢輝 姜于亮

摘 要 隨著汽車電子技術的迅猛發展，消費者對汽車的舒適性和安全性要求也在不斷提高。車窗系統是汽車車身的重要組成部分，大多數消費者都把電動車窗作為不可缺少的舒適功能，它能使人們更好地保護和駕駛汽車，因此汽車制造商都將其看作一種基本功能。當前車窗系統正朝著模塊化、智能化、人性化的方向發展。本文主要研究智能車窗LIN總線控制系統的設計。

關鍵詞 LIN總線 車窗智能控制 安全性 舒適性

中圖分類號：TP336文獻標識碼：A

0引言

本設計旨在提出一種基于LIN總線技術的汽車車窗智能控制系統，使得該系統具有低功耗、低成本、易于維護和穩定性好等優點。本文主要對LIN總線協議進行了研究，制定了相應的LIN總線協議規范。

1總線控制系統

1.1基于LIN總線控制系統

車載網絡可分為舒適網絡和驅動網路。一般來說CAN協議用于驅動網絡，而LIN協議用于舒適網絡。相對于開發高速CAN網絡所需要的成本，LIN網絡更加適合用于性能要求不高的舒適網絡，因此在車門，車燈，車窗等部件中，引入了LIN總線，這樣既可以滿足系統正常運行的需要，又可以使整個車的成本得以減少。

在車窗的升降過程中，智能功率驅動器件MC33486通過監測電機的電流變化，通過相關的防夾算法來實現車窗的防夾功能，實現了車窗系統的智能化控制過程，提高了駕駛員行車過程中的舒適性和安全性。

1.2 LIN總線的技術特點

LIN總線是一種成本低的串行通訊網絡，用來實現汽車中的分布式電子系統控制。LIN總線的目標是為現有汽車網絡提供輔助功能。LIN總線協議是建立在通用的UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，即異步串行通信）硬件接口上，實現起來比較簡單，只要具有UART功能模塊的單片機都可以作為LIN網絡的節點。在物理上僅僅使用一根12V信號線，采用單主多從的結構，避免了總線報文的競爭。

通常情況下，一個LIN網絡上的節點數量不應超過16，最大標示符的數量為64。否則，節點的增加將減少網絡阻抗，會導致環境條件變差。用戶不需要改變現有的LIN從節點的硬件和軟件就可以在LIN網絡上增加節點。LIN總線的目標是為現有的汽車網絡提供輔助功能，LIN網絡作為現有網絡的補充提高了汽車總體網絡的性能，降低了汽車電子控制裝置的開發以及生產成本。LIN總線的主要特性有以下幾點：

（1）單主多從的結構，無需總線仲裁，由主節點控制總線訪問。

（2）低成本單線12V數據傳輸，線的驅動特性符合改進的IS09141標準。

（3）基于通用的UART接口，幾乎所有微控制器都具備LIN必需的硬件。

（4）從機節點不需石英或陶瓷諧振器可以實現自同步，減少了硬件成本。

（5）傳輸速率最高達20Kbit/s。

本次車窗控制系統把駕駛室側作為主節點，其他的作為從節點構成了車窗系統的LIN.0網絡。在車窗LIN網絡中，主節點的主要功能是用來采集車窗升降信號和溫度傳感器信號，同時控制整個網絡通信的發起;從節點的主要功能是來通過判斷由主節點發來的控制信息和本身所采集的狀態，控制相應的車窗電機工作。

LIN總線最初是為汽車電子控制系統設計的，也可以用于工業控制或者家用電子產品如冰箱中、洗衣機。對車載網絡的典型應用是在汽車中的聯合裝配單元，如車門、車燈、座椅、溫度傳感器等。對于這些比較敏感的單元，LIN總線可以把這些器件很容易的連接到車載網絡中，并可以得到十分方便的維護和服務。

1.3 LIN總線協議

LIN協會于1998年由主要汽車制造商成立，主要目標是定義和實現汽車使用的高品質線性總線系統的低成本、開放式標準。LIN協會在1999年7月發布了最初的LIN v1.0版本。

LIN v2.1總線規范包括了3個主要部分：LIN v2.1協議規范——介紹了LIN的物理層、數據鏈路層和傳輸層的協議規范;LIN API操作規程建議——介紹了網絡和應用程序之間的接口;LIN配置語言規范——介紹了LIN配置文件的格式，用于配置整個網絡。

2 LIN節點設計

PIC18F25J10單片機提供了工業級的制造工藝和流片工藝保證，而且成本較低，因此能夠適用于嚴酷的車內運行環境。MCP202x是LIN總線收發器，在單片機和LIN半雙工總線之間提供了一個物理接口，可以為汽車以及工業應用提供一個最高20K的串行總線傳輸速率。LIN收發器MCP202x芯片針對工作在汽車環境下的情況進行了特殊設計，符合LIN v2.1總線規格。

MCP202x為PIC18F25J10和LIN總線之間提供了一個雙向通信接口，可以把LIN總線的電平轉換成微控制器能夠接收的TxD、RxD信號，或者進行與之相反的轉換。其中，PICl8F25JlO供電電源3.3V由汽車電源經電源轉換穩壓得到。MCP202x的供電由汽車電源直接供給12V。PIC18F25J10的增強型異步收發器可以用硬件完成LIN報文幀的同步間隔場接收，并以中斷的方式告知單片機開始接收總線的數據。LIN報文幀的數據收發滿足l位起始位，8位數據位，1位停止位條件，用微控制器的UART模塊和UART中斷功能即可完成LIN總線上數據的收發。

參考文獻

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