汽车LIN网络解决方案浅析.docx

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1、汽车LIN网络解决方案浅析LIN总线是针对低本钱应用而开发的汽车串行协议，是对现有CAN网络的补充，支持车内的分层式网络。该协议是简单的主/从配置，主要流程在主节点上完成。为了减少本钱，从节点应当尽量简单。LIN总线是主从协议，总线中的所有数据传输都由主节点提议。如今有两种完全不同的方法可以将数据传输到从节点，即主-从传输主节点中的从任务传输数据或者从-从传输主节点发送帧头，从某个从节点传输数据，然后由另一从节点接收该数据。这两种方法具有不同的上风和优势。LIN协议是时间触发型，不需要总线仲裁，同样可以计算每条信息帧在最差环境的定时。每条信息帧的传输都由主节点上执行的调度表控制。调度表在既定时

2、间传输信息帧帧头。网络施行本节主要介绍单个LIN网络、多个LIN网络和混合CAN/LIN网络的各个方面。1.单个LIN网络多个门节点在这类网络中，车身控制器模块BCM将通过单个LIN网络与其它所有节点相连。如图1所示。这类网络有非常直接的构造体系，LIN连接有效地取代了CAN解决方案。固然LIN协议最初是设计为对CAN进展补充而不是交换CAN，但是如图1所示的连接可以实现一个简单的LIN解决方案。这还是一个能降低本钱的解决方案，由于它不需要任何CAN节点。BCM是LIN网络的主节点，所有LIN节点都可以接入LIN网络上传输的所有信息。采用该种解决方案，网络上通常拥有5个LIN节点。减少节点数目

3、和定义初始信息传输方法使网络更直接有效。但是，制订进度表定义哪条信息会在网络中以什么顺序出现比拟困难。假如该系统使用从节点从节点通讯，就可以简化进度表的制订经过，由于它把把网络流量减少到最小程度。例如，假如一个车门有任何键盘操纵，这时主节点需要作出决策：网络上的任何节点都能在同一个信息帧内做出响应。这类网络信息流最短，进而引起的EMC问题最少。同时，流量密度的降低，还有助于减少辐射。此外，由于所有节点都通过单线连接，因此将接头数目减到最少，这样增加了可靠性。2.两个LIN网络为了克制单个LIN网络的缺点，局部公司开场使用双LIN网络。如图2所示。BCM控制两个完全独立的LIN网络，使得制制订进

4、度表变得相对简单，网络灵敏性也增强，即使出现撞车事件，大局部网络保持完好性的可能性也很大仍能保持完好状态。同时采用两个完全独立的LIN网络，有利于各个网进展及时通讯。3.具备LIN分层构造的CAN仅仅依靠LIN不能克制所有的局限。那么，在汽车应用中怎么应用LIN呢？我们在前面的介绍中提到，LIN是作为CAN的补充，而不是彻底交换CAN。图3是CAN/LIN混合网络的解决方案：如前所述，通常BCM和四个车门通过一个CAN网络连接。这是目前大量消费商采用的典型方案。这时，每个车门内的高性能控制器MCU，如常见的飞思卡尔HC908AZ60A,直接控制车窗和车镜。采用LIN构造实现车门功能，就可以选择

5、规格更小的MCU如HC908GZ16，它除了能为BCM通讯提供必要的CAN接口，还有足够的资源去控制单个LIN网络。在本例中，驾驶员车门MCU除了是BCM的CAN接口，还是控制后视镜、键盘、锁和车窗升降等操纵的LIN网络的主节点。这样做固然会增加车门内的MCU，但假如对MCU和LIN状态机进展适宜的选择，就可以获得功能更强大、更灵敏的分布式系统。4.车门控制前面的例子介绍了车门内部的典型LIN网络，同时还针对上面提及的局限性提出理解决方法。但是，如今车门网络仍然存在几个问题，十分是功能失效和平安问题。车镜是系统中最轻易被破坏的部件，在市区驾驶时经常被人取走，进而造成网络中断，甚至给局部消费商带

6、来无法承受的风险。在平安方面，大量罪犯可以轻松取走车镜，进而获得驾驶员车门MCU的直接接入。这又是一个重大风险。有几种方法可以减少这种风险。方法之一如图4所示。在本例中，车门内部有两个LIN网络。从图4可以看到，车镜与系统其它局部有效地隔分开，大大降低车镜被取走而带来的危害。任何罪犯行为只能访问驾驶员车门MCU，但无法接入关键组件，如门锁等。还有一种方法通过LIN子节点控制车镜。在本例中，平安和可靠性问题都可以有效解决。车镜由键盘MCU或者LIN节点直接控制。两种方法都是适宜的系统设计。典型的LIN节点上面介绍了车门内部的LIN网络。下面是车内常见LIN节点的例子。1.驾驶员车门模块在上面的系

7、统中，该模块是车门网络的主节点，提供车门内部LIN网络的控制和定时功能。它能控制车门内所有LIN节点，同时也充当车身控制模块BCM和本地LIN网络之间的网关。2.后视镜模块典型的新型后视镜镜通常可以支持X、Y方向和折叠功能。车镜模块还保存车镜位置等具体信息，有时驾驶员或者乘客车镜还安装温度感应器来持续监控外界环境。该信息一般被用作驾驶员信息，也可以作为复杂的发动机治理系统信息。车镜模块通常是LIN从节点。3.车窗升降模块电子车窗包括升、降和防夹控制。车窗升降节点一般是LIN从节点，有时前车窗模块同时充当BCM的LIN从节点和后车门的主节点。4.门锁模块锁定功能包括“标准锁和“童锁。车门内部的L

8、IN直接与模块连接，这也是实现童锁功能的前提条件，这样司机才能取消特定的门锁功能。门锁模块一般是LIN从节点。5.前开关面板汽车舒适性控制的大量功能如锁门、车窗升降和车镜控制的开关有时集成到单个模块中，作为LIN网络的从节点。通讯方法如前所述，LIN网络的数据通讯主要包括两种不同方法：主-从数据传输或者从-从数据传输。两种方法都由主节点控制，有各自的上风和优势。1.主-从通讯主节点传输信息ID，进而发送数据传输命令。网上所有LIN节点将该信息进展转换，然后再进展相应的操纵。根据该主-从通讯形式，主节点内部有一个从节点正在运行。它对正确的ID进展响应，然后将规定的比特传输到LIN总线。不同LIN

9、节点在网络中都拥有完好的LIN帧，同时还按照各自的不同应用提供主节点数据和流程。例如，主节点可能希望所有门锁都翻开，这样每个门锁节点被设定为对单个信息进展响应，然后完成开锁；或主节点可能传输四条不同信息，然后选择性地翻开门锁。主-从通讯形式将大局部调度操纵转移到主节点上，进而简化其它节点操纵。因此，LIN从节点硬件大幅减少，甚至可能减少为单个状态设备。另一个上风是，由于主节点可以同时与所有节点通讯，已信息和要求的ID数目都大大减少。主节点将所有数据通讯发送到全部节点然后在所有数据传输到其它设备之前从节点上接收该数据，这样可以检查传输数据的有效性。该操纵允许主节点对所有通讯进展监测，减少或者消除

10、潜伏错误。但是，这种通讯方法速度缓慢。这时，LIN节点很难及时地接收和处理数据，并选择性地将它传输给其它节点。2.从-从通讯主节点同样发送信息帧头。但是，在从-从通讯形式下，响应“从任务的是远程节点，如键盘。当键盘“填满信息帧数据字节时，网上所有节点都能看到整个传输经过，并响应相应的操纵。本例中，车窗LIN从节点响应键盘LIN节点数据。与主-从通讯相比，从-从通讯方法更迅捷。各个信息帧上的节点共用信息，进而极大地进步响应速度。单个信息可以翻开两扇车窗，关闭一个车门，翻开三个车门或挪动车窗。这样就可以明显减少网上的数据流量。但是，从-从通讯方法也有缺乏：首先，各个从节点的时钟源未知，因此从节点将

11、数据传输到网络时根据主节点恳求，数据可能发生漂移。主节点有一个准确度很高的时钟，因此针对数据漂移得有很高级别的容差范围，但另一个承受数据的LIN从节点却没有这么高，这会导致数据误译。其次，这种情况下，主节点不显示“从-从通讯已经失效。信息帧传输持续时间下表介绍了2、4、8字节信息在传输速率为600bit/sec和19200bit/sec时的最长持续时间。本协议专用于1kbps和20kbps之间的运行，建议在LIN技术标准中也使用这些传输速率。如表1所示。这些数据可能看起来速率很慢十分是与CAN比拟时，但这样规定有多方面的原因，两大主要原因是最大限度地降低EMC辐射和简化从节点。本文小结随着汽车的一些智能控制功能转移到最小节点中，对于能知足这样要求的小而可靠的微处理器的需求不断增加。LIN网络方案使大量节点之间的互连变得简单、经济高效，因此是理想的解决方案。不过系统设计人员在设计时仍应考虑其它因素。0