車內(nèi)系統(tǒng)的本地互連網(wǎng)－LIN

汽車電子行業(yè)最大的熱點(diǎn)之一是網(wǎng)絡(luò)化。為了提供安全、可靠和舒適的車內(nèi)系統(tǒng)，汽車制造商們將使用更多的嵌入式控制器。而這一發(fā)展趨勢(shì)使得can、lin、most等網(wǎng)絡(luò)總線在汽車中的應(yīng)用日趨升級(jí)。同時(shí)，車內(nèi)通信系統(tǒng)也變得非常重要，汽車制造商試圖采用本地互連網(wǎng)（lin）和控制器局域網(wǎng)（can）將車內(nèi)各個(gè)控制單元互連起來，從而滿足市場需要。
長期以來，許多大的汽車生產(chǎn)商采用的是對(duì)汽車所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行集中控制的解決方案。這些采用集中控制的節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)為車窗升降、鎖門和車鏡位置調(diào)整等幾種用戶操作提供接口和控制。 過去，這些采用集中控制的節(jié)點(diǎn)基于高性能的mcu，這個(gè)mcu負(fù)責(zé)處理模塊中的各種功能。模塊通常通過can總線連接。雖然該方法能夠解決大量聯(lián)網(wǎng)問題，但同時(shí)也導(dǎo)致基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)太過復(fù)雜、速率要求過高。

汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)生產(chǎn)商提出了更高要求。創(chuàng)新和功能增強(qiáng)一直是競爭市場的驅(qū)動(dòng)因素：在現(xiàn)有平臺(tái)上實(shí)施這些功能已變得越來越困難。增強(qiáng)各個(gè)集中控制節(jié)點(diǎn)的mcu功能是解決問題的一個(gè)途徑，但是，mcu規(guī)格增大、互連數(shù)量增加、缺乏靈活性等問題最終會(huì)導(dǎo)致效率降低。 還有一種方法便是降低集中控制的集成度，將部分功能移植到更小，更可靠的節(jié)點(diǎn)。本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（lin）是實(shí)現(xiàn)該目的的理想網(wǎng)絡(luò)，可以提供一種低速率、低成本的實(shí)施方法。

lin概況

lin總線是針對(duì)低成本應(yīng)用而開發(fā)的汽車串行協(xié)議。它對(duì)現(xiàn)有can網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了補(bǔ)充，支持車內(nèi)的分層式網(wǎng)絡(luò)。本協(xié)議是簡單的主/從配置，主要流程在主節(jié)點(diǎn)上完成。為了減少成本，從節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)盡量簡單。
lin總線是主從協(xié)議，總線中的所有數(shù)據(jù)傳輸都由主節(jié)點(diǎn)發(fā)起。現(xiàn)在有兩種完全不同的方法可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綇墓?jié)點(diǎn)，即主-從傳輸（主節(jié)點(diǎn)中的從任務(wù)傳輸數(shù)據(jù)）或從-從傳輸（主節(jié)點(diǎn)發(fā)送幀頭，從某個(gè)從節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)，然后由另一從節(jié)點(diǎn)接收該數(shù)據(jù)）。這兩種方法具有不同的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。

使用lin協(xié)議的信息傳輸定時(shí)是可以預(yù)測(cè)的。該協(xié)議是時(shí)間觸發(fā)型，不需要總線仲裁，同樣可以計(jì)算每條信息幀在最差環(huán)境的定時(shí)。每條信息幀的傳輸都由主節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行的調(diào)度表控制。調(diào)度表在既定時(shí)間傳輸信息幀幀頭。

網(wǎng)絡(luò)實(shí)施

單個(gè)lin網(wǎng)絡(luò)（多個(gè)門節(jié)點(diǎn)）

在這類網(wǎng)絡(luò)中，車身控制器模塊(bcm)將通過單個(gè)lin網(wǎng)絡(luò)與其他所有節(jié)點(diǎn)相連。這類網(wǎng)絡(luò)具有非常直接的結(jié)構(gòu)體系，lin連接有效地取代了can解決方案。這是一個(gè)能降低成本的解決方案，因?yàn)樗恍枰魏蝐an節(jié)點(diǎn)。bcm是lin網(wǎng)絡(luò)的主節(jié)點(diǎn)，所有l(wèi)in節(jié)點(diǎn)都可以接入lin網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)乃行畔?。采用該種解決方案，網(wǎng)絡(luò)上通常擁有5個(gè)lin節(jié)點(diǎn)。減少節(jié)點(diǎn)數(shù)量和定義初始信息傳輸方法使網(wǎng)絡(luò)更直接有效。

這類網(wǎng)絡(luò)信息流最短，從而引起的emc問題最少。同時(shí)，流量密度的降低，還有助于減少輻射。由于所有節(jié)點(diǎn)都通過單線連接，接頭數(shù)量減到最少，這樣增加了可靠性。

兩個(gè)lin網(wǎng)絡(luò)（左邊和右邊）

雙lin網(wǎng)絡(luò)是為了克服單個(gè)lin網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)而產(chǎn)生的。bcm控制兩個(gè)完全獨(dú)立的lin網(wǎng)絡(luò)，使得制定調(diào)度表變得相對(duì)簡單，網(wǎng)絡(luò)靈活性也增強(qiáng)，即使出現(xiàn)撞車事件，大部分網(wǎng)絡(luò)仍能保持完整狀態(tài)。同時(shí)采用兩個(gè)完全獨(dú)立的lin網(wǎng)絡(luò)，有利于各個(gè)網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行通信。

但是，這個(gè)方法仍然有幾個(gè)缺點(diǎn)。首先，各個(gè)節(jié)點(diǎn)智能沒有降低，仍然需要高性能的mcu。其次，盡管信息定義變得更簡單，但兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的信息交換變得困難，有時(shí)比較慢。在這種配置中，雖然鍵盤作為lin節(jié)點(diǎn)配置在網(wǎng)絡(luò)右側(cè)，但鍵盤的大量功能卻需要左手方網(wǎng)絡(luò)控制，這會(huì)導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間延遲的問題。

具備lin分層結(jié)構(gòu)的can

僅僅依靠lin不能克服所有的局限。lin是作為can的補(bǔ)充，而不是徹底替換can。右圖是can/lin混合網(wǎng)絡(luò)的解決方案。

通常bcm和4個(gè)車門通過一個(gè)can網(wǎng)絡(luò)連接。這是目前大量生產(chǎn)商采用的典型方案。這時(shí)，每個(gè)車門內(nèi)的高性能控制器(mcu)，如常見的freescale hc908az60a，直接控制車窗和車鏡。

隨著汽車的一些智能控制功能轉(zhuǎn)移到最小的節(jié)點(diǎn)中，對(duì)滿足這樣要求的小而可靠的微處理器的需求越來越多。lin網(wǎng)絡(luò)方案使大量節(jié)點(diǎn)之間的互連變得簡單、經(jīng)濟(jì)高效，因此是理想的解決方案。通過在車內(nèi)引入規(guī)格更小的單獨(dú)模塊，汽車生產(chǎn)商能夠迅速修改其標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品平臺(tái)，去迎合客戶的需求。

飛思卡爾是業(yè)內(nèi)首批量產(chǎn)lin物理層芯片的供應(yīng)商之一，也是首個(gè)推出帶有重要的波形整形電路(這對(duì)降低電磁輻射至關(guān)重要)的lin物理層芯片供應(yīng)商之一。同時(shí)，飛思卡爾提供高級(jí)智能分布式控制（idc）設(shè)備，來滿足市場對(duì)支持局域互連網(wǎng)絡(luò)（lin）的產(chǎn)品的日益增長的需求。飛思卡爾的mm908e621/22/26 系統(tǒng)封裝 （sip）設(shè)備將lin物理層與高性能hc908 閃存微處理器（mcu）和smartmos模擬集成電路（ic）結(jié)合在一起，使設(shè)計(jì)工程師能夠輕松集成動(dòng)力和控制系統(tǒng)。