LIN主從節(jié)點設計與實現
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摘要：LIN是一種串行通訊協(xié)議，用于實現汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。介紹了具體的LIN主從節(jié)點硬件組成和軟件實現方法，同時提出若干抗千擾措施。測試證明按照這種方法設計的LIN網絡能正確實現通信。
關鍵詞：LIN總線；主節(jié)點；從節(jié)點；CAN總線
LIN(LocalInterconnect Network)是一種低速汽車網絡，采用單主多從、異步串行通信方式，定位于現有汽車網絡(如CAN總線)的輔助和補充，目的是以低廉的價格聯(lián)接車上的傳感器、執(zhí)行器和處理器，并且允許不同廠家的模塊隨時添加進來。LIN的主要特點有：低成本，基于通用UART接口，幾乎所有微控制器都具備LIN必須的硬件；傳輸速率最高可達20 Kb／s；從節(jié)點不需晶振或陶瓷震蕩器就能實現自同步，節(jié)省了從設備的硬件成本；單主控器／多從設備模式，無需仲裁機制；不需要改變LIN從節(jié)點的硬件和軟件就可以在網絡上增加節(jié)點等。
1 主從節(jié)點硬件設計
LIN網絡由一個主節(jié)點和最多15個從節(jié)點構成。設計LIN節(jié)點可以有三種方法：用普通I／O口線模擬異步串行通信；用UART和定時器實現；用專門的LIN模塊來實現。第一種方法成本最低，但CPU負擔最重，代碼較多；第二種方法成本適中，CPU負擔較輕；第三種方法成本較高，但CPU負擔最輕，代碼最少。這里采用最常用的一種，即基于UART和定時器的LIN節(jié)點設計和實現。LIN網絡拓撲結構如圖1所示。
在LIN網絡中所有的通信都由主節(jié)點發(fā)起，同時還承擔與CAN總線通信的任務，因此主節(jié)點硬件電路主要包括微控制器、LIN收發(fā)器和CAN收發(fā)器。LIN收發(fā)器將協(xié)議控制器向TXD引腳輸入的傳輸數據流轉換成總線信號并由收發(fā)器控制回轉速率和波形以減少EME；CAN收發(fā)器作為CAN總線與控制器之間的接口以及提供CAN總線的差動發(fā)送和接收功能。需要注意的是主節(jié)點電路中必須連接一個1 kΩ的上拉電阻和一個二極管。采用Microchip公司的PICl8系列單片機作為主節(jié)點的微控制器，MCP2551作為CAN總線收發(fā)器，MCP201作為LIN總線收發(fā)器。主節(jié)點硬件原理圖如圖2所示。在實際設計過程中還要注意EMI(電磁干擾)和ESD(靜電危害)對LIN總線的干擾，為了避免EMI的影響，LIN協(xié)會把LIN的最高位速率限制在20 Kb／s，同時最大傳輸距離不能超過40 m；ESD表現為短暫而幅度迅速衰減的高壓、大電流放電，而LIN總線收發(fā)器最容易受到：ESD的沖擊，因此設計時可以在電源線和地線之間串聯(lián)電阻和電容，也可以把地線加粗，并與其他大面積接地導體就近、低阻抗連接。
從節(jié)點采用PIC18F1320作為主控制器，MCP201作為LIN總線收發(fā)器；需要注意的是從節(jié)點中必須連接一個30 kΩ的上拉電阻，當然串聯(lián)二極管也是必須的，它可以防止電子控制單元在本地電池掉電的情況下通過LIN總線上電。從節(jié)點電路原理圖與主節(jié)點相似，去掉CAN收發(fā)器，其余不再贅述。
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