LIN總線技術(shù)在汽車智能燈控系統(tǒng)中的應(yīng)用

下面對(duì)汽車智能燈控模塊控制思想及LIN總線技術(shù)在其中的應(yīng)用做出具體分析：在系統(tǒng)啟動(dòng)并進(jìn)行初始化以后，子模塊1開始啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)周期性地對(duì)數(shù)字量診斷輸出的車燈和模擬電流傳感器診斷輸出的車燈進(jìn)行檢測(cè)（檢測(cè)不同智能開關(guān)向微控制器反饋的數(shù)字和模擬故障信號(hào)），對(duì)于出現(xiàn)故障的車燈信息，通過LIN總線傳輸?shù)阶幽K2。傳輸信息包括故障車燈的名稱、故障車燈所在的診斷組（數(shù)字量診斷組或模擬量診斷組）和故障狀態(tài)（斷路或短路等）。子模塊1同時(shí)亦接收來自于子模塊2的儀表盤的車燈按鈕掃描信息，該信息包含了駕駛員對(duì)于車燈狀態(tài)的要求（開通或關(guān)斷）。然后結(jié)合診斷結(jié)果及儀表盤的掃描結(jié)果，決定是否打開車燈或關(guān)閉車燈。子模塊2通過LIN總線接收子模塊1傳輸過來的車燈的故障診斷信息，周期性的通過LCD進(jìn)行顯示。同時(shí)亦周期性的掃描儀表盤的按鈕狀態(tài)，并通過LIN總線傳輸?shù)阶幽K1。

本汽車燈光控制模塊作為車身低端網(wǎng)絡(luò)，傳輸數(shù)據(jù)量小，對(duì)傳輸快速性要求不高，20kBaud完全可以滿足系統(tǒng)對(duì)傳輸速率的要求。相比于具有更多優(yōu)良性能而價(jià)格也更高昂的CAN總線，LIN總線成本較低，容易在UART中實(shí)現(xiàn)，并具有較好的容故障能力和傳輸可靠性。在綜合考慮總線的硬件與軟件成本和總線的可靠性之后，選擇LIN總線實(shí)現(xiàn)燈控模塊內(nèi)部?jī)蓚€(gè)子模塊間的數(shù)據(jù)傳輸，而CAN總線則用于燈控模塊與車身內(nèi)部其他ECU之間的通信。

3.1 LIN總線硬件接口電路

LIN總線硬件接口電路如圖5所示，該模塊分為主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)兩個(gè)單元。供電電源電路采用英飛凌TLE4278電壓調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)，輸入Vi為12V，輸出Vq為5V。收發(fā)器采用英飛凌TLE 6258系列LIN總線收發(fā)器。從安全角度考慮，主節(jié)點(diǎn)電路在電源引腳和總線間以及總線和參考地之間分別連接1kΩ電阻和1nF電容，以保證總線信號(hào)在顯性電平和隱性電平間切換時(shí)有合適的時(shí)間延遲。

TLE 6258是單線收發(fā)器，適用于LIN協(xié)議，與LIN規(guī)范1.2兼容，發(fā)送速率可達(dá)20kbps，功率消耗低，且具有短路保護(hù)和過溫保護(hù)等功能，特別適于作為汽車和工業(yè)應(yīng)用，且可用于標(biāo)準(zhǔn)的ISO9141系統(tǒng)。為了減小電流損耗，TLE 6258提供了一種空閑模式。在空閑模式下，TLE 6258退出總線活動(dòng)，既不接收也不發(fā)送數(shù)據(jù)，電流降到最低，從而達(dá)到減小電流損耗的目的。TLE 6258在正常工作模式和空閑模式之間的切換過程如圖6所示，在正常工作模式下，通過對(duì)ENN置1進(jìn)入空閑模式。在空閑模式下，通過在總線上發(fā)送喚醒幀，可把主機(jī)或從機(jī)從空閑模式喚醒，返回到正常工作模式。進(jìn)入正常工作模式后，ENN變?yōu)?，釋放RxD為傳輸數(shù)據(jù)狀態(tài)。

3.2 LIN總線通訊軟件設(shè)計(jì)

LIN軟件基于幾個(gè)狀態(tài)機(jī)制和功能塊，狀態(tài)機(jī)制通過串行接口的中斷調(diào)用，在程序中用nTRANSCEIVER_STATUS表示每個(gè)狀態(tài)。主機(jī)任務(wù)發(fā)送同步間隔場(chǎng)（Synch Break Field）、同步場(chǎng)（Synch Field）和標(biāo)識(shí)符場(chǎng)，如果從機(jī)在總線上檢測(cè)到匹配的標(biāo)識(shí)符，它會(huì)接收或發(fā)送數(shù)據(jù)到總線（這里假設(shè)數(shù)據(jù)字節(jié)是8個(gè)，主機(jī)為接收數(shù)據(jù)，從機(jī)為發(fā)送數(shù)據(jù)，也可定義為主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，從機(jī)接收數(shù)據(jù)）。以下（1）～（3）為主機(jī)任務(wù)，（4）～（13）為從機(jī)任務(wù)。

（1）發(fā)送同步間隔場(chǎng)；

（2）接收同步間隔場(chǎng)和發(fā)送同步場(chǎng)；

（3）接收同步場(chǎng)和產(chǎn)生/發(fā)送ID域；

（4）接收ID域（報(bào)文過濾），拷貝數(shù)據(jù)到緩沖器（LIN transfer buffer） 并發(fā)送第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)；

（5）接收第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和發(fā)送第二個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)；

（6）接收第二個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和發(fā)送第三個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)；

（7）接收第三個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和發(fā)送第四個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)；

（8）接收第四個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和發(fā)送第五個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)；

（9）接收第五個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和發(fā)送第六個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)；

（10）接收第六個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和發(fā)送第七個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)；

（11）接收第七個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和發(fā)送第八個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)；

（12）接收第八個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和計(jì)算/發(fā)送校驗(yàn)和域；

（13）接收校驗(yàn)和域。

為了傳輸汽車智能燈控模塊中所需要的信息，定義了7個(gè)字節(jié)變量a0、a1、a2、a3、a4、a5和a6，用于存儲(chǔ)車燈故障狀態(tài)信息；另外還定義了兩個(gè)字節(jié)變量key_result0和key_result1，用于存儲(chǔ)儀表盤的車燈按鈕掃描信息。

車燈故障狀態(tài)信息的定義分為數(shù)字量診斷組和模擬量診斷組：數(shù)字量診斷組包括駐車燈、示警燈和尾燈等20盞燈；模擬量診斷組包括前照燈、霧燈等6盞燈。每盞燈的故障狀態(tài)有三種情況，用兩個(gè)“位”來表示：正常狀態(tài)（DIAG_OK），用“00”表示；斷路狀態(tài)（DIAG_OPEN_LOAD），用“01”表示；過載狀態(tài)（DIAG_OVERLOAD），用“10”表示。例如，左駐車燈用a2的低兩位表示，定義為static sbit parklightfrontleft_lowbit=a2^0、static sbit parklightfrontleft_highbit=a2^1；a2^1=0，a2^0=1，則表示駐車燈處于斷路故障狀態(tài)。如此推算，模擬量診斷組6盞車燈，故障狀態(tài)信息需要占用12位，我們用字節(jié)存儲(chǔ)器a0和a1表示；數(shù)字量診斷組20盞車燈，故障狀態(tài)信息需要占用40位，我們用字節(jié)存儲(chǔ)器a2、a3、a4、a5和a6表示。車燈故障狀態(tài)信息共計(jì)7字節(jié)，采用字節(jié)數(shù)為8的報(bào)文幀格式傳輸，第8個(gè)字節(jié)用0補(bǔ)齊。

儀表盤車燈按鈕共計(jì)16個(gè)開關(guān)量，每個(gè)開關(guān)量有兩種狀態(tài)，用一個(gè)“位”表示：按鈕關(guān)斷，用“1”表示；按鈕打開，用“0”表示。我們用兩個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器key_result0和key_result1存儲(chǔ)按鈕信息，報(bào)文幀含有兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)量。

發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)過程如圖7所示。以發(fā)送車燈故障狀態(tài)信息為例，這個(gè)狀態(tài)機(jī)制用于把數(shù)據(jù)字節(jié)發(fā)送到總線上去，ID被定義為發(fā)送ID（SEND_ID）。

子狀態(tài)及相應(yīng)的收發(fā)器狀態(tài)如下。

子狀態(tài)1～8：節(jié)點(diǎn)用于發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié) 接收中斷 LIN_vRxd_Interrupt；

子狀態(tài)9：節(jié)點(diǎn)用于發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié) 接收中斷 LIN_vRxd_Interrupt；

子狀態(tài)10：校驗(yàn)和域已經(jīng)被正確接收 接收中斷 LIN_vRxd_Interrupt。

其中，子狀態(tài)1接收中斷中調(diào)用功能函數(shù)UCB_Txd，該函數(shù)獲取用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的首地址。

接收數(shù)據(jù)字節(jié)過程如圖8所示。以接收儀表盤車燈按鈕信息為例，這個(gè)狀態(tài)機(jī)制用于接收來自總線的數(shù)據(jù)，ID被定義為接收ID（REC_ID）。