未來(lái)汽車中的終端節(jié)點(diǎn)通訊

帶有標(biāo)準(zhǔn)的UART（SCI）模塊的MCU一般意味著驅(qū)動(dòng)器的軟件安裝更加簡(jiǎn)單，但另一方面，UART模塊會(huì)增加最終解決方案的MCU成本。與需要位響應(yīng)(Bit-Bang)解決方案相比，這種解決方案的優(yōu)勢(shì)在于CPU的負(fù)荷更低，因?yàn)榛贚IN通訊的中斷只對(duì)接收到的每個(gè)字節(jié)進(jìn)行。

LIN優(yōu)化UART模塊的MCU是減少驅(qū)動(dòng)器軟件部分而增加功能/特性的下一個(gè)步驟。飛思卡爾68HC908EY 或 68HC908GR設(shè)備中采用的增強(qiáng)型SCI模塊提供波特率調(diào)節(jié)和仲裁模塊選項(xiàng)，無(wú)需額外的定時(shí)器就能測(cè)量輸入信號(hào)（對(duì)LIN同步消息有用）。另一方面，這種方法可能會(huì)增加最終設(shè)計(jì)的成本。

最后一點(diǎn)，也是很重要的一點(diǎn)，理想的解決方案應(yīng)使用LIN專用的UART模塊。飛思卡爾MCU（如68HC908QL設(shè)備）的SLIC（LIN 從接口控制器）模塊就是一個(gè)范例。與標(biāo)準(zhǔn)的UART解決方案相比，這種解決方案的成本和復(fù)雜性更高，并且要求實(shí)施SLIC優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)器。另一方面，SLIC提供如下功能：自動(dòng)同步、自動(dòng)波特率調(diào)整、與上述任何解決方案相比中斷數(shù)大大減少、自動(dòng)校驗(yàn)和的生成與驗(yàn)證。因此，它允許將MCU專用于用戶應(yīng)用。

此外，還有一種非常有趣的解決方案是將所有與LIN有關(guān)的計(jì)算轉(zhuǎn)移到支持LIN的協(xié)處理器模塊上。飛思卡爾的MC9S12X系列采用了這種方案。這些產(chǎn)品配備有完全獨(dú)立于核心的X-gate RISC協(xié)處理器，可將整個(gè)LIN通訊負(fù)載從CPU核心中釋放，從而保證CPU在所有時(shí)間內(nèi)都可用于用戶應(yīng)用。

LIN2.0應(yīng)用實(shí)例

如前所述，LIN通訊協(xié)議設(shè)計(jì)用于汽車傳感器和執(zhí)行器應(yīng)用。但是，其使用并不限于這些領(lǐng)域。此處介紹的支持LIN的無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇控制應(yīng)用就是LIN應(yīng)用于其它領(lǐng)域的一個(gè)實(shí)例。

無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）在汽車應(yīng)用中越來(lái)越常見，主要用在空調(diào)控制和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇中。與有刷直流電機(jī)相比，無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）使用電子交換，而不是機(jī)械交換器，因此能提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和效率。并且，由于無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）轉(zhuǎn)子可產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁通量，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的機(jī)電轉(zhuǎn)換效率。

支持LIN的無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇控制應(yīng)用在閉環(huán)、支持PWM的無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）應(yīng)用中采用LIN2.0通訊協(xié)議。無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）由霍爾傳感器驅(qū)動(dòng)，用于轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)，并且，應(yīng)用中還嵌入了電流和過(guò)壓檢測(cè)功能。此應(yīng)用的主要部分見圖8：

圖8：支持LIN的無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇控制

如圖所示，支持LIN的無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇控制硬件設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，包含四個(gè)部分：

發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇控制LIN 主節(jié)點(diǎn) - 為L(zhǎng)IN集群提供所需的風(fēng)扇速度信息，以及運(yùn)行/停止命令和錯(cuò)誤跟蹤。 MC68HC908QB8 LIN 開發(fā)包 - 是一個(gè)LIN從節(jié)點(diǎn)，處理的無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）控制功能，并為集群提供實(shí)際風(fēng)扇轉(zhuǎn)速信息和風(fēng)扇運(yùn)行/錯(cuò)誤狀態(tài)信息。評(píng)估板的LIN開發(fā)包系列 (EVB)是開發(fā)者輕松開發(fā)他們各自基于LIN的項(xiàng)目而無(wú)需關(guān)注硬件開發(fā)的一種方法。目前，這些評(píng)估板可用于飛思卡爾半導(dǎo)體的各種8/16位MCU：從非常小型、便宜的MC68HC908QY4 MCU到功能強(qiáng)大的MC68HC908S12C32。在本應(yīng)用中，我們選擇了MC68HC908QB8，它是低成本、小型的8位MCU系列的一員。 MC33395 EVB - 用于功率設(shè)計(jì)。飛思卡爾半導(dǎo)體的評(píng)估板概念不只限于這種基于MCU的板，還包括基于飛思卡爾SMARTMOS系列的評(píng)估板。MC33395 EVB非常適合各種12V的電機(jī)控制應(yīng)用，包括零交叉和背EMF (zero crossing and back EMF)無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法，使用戶可以輕松使用先進(jìn)的電機(jī)控制程序。 無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）風(fēng)扇-- 這種應(yīng)用使用EBM-Papst W3G300-EQ22-90軸向風(fēng)扇。

以下是發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇系統(tǒng)的功能。主節(jié)點(diǎn)發(fā)送有關(guān)要求的無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）負(fù)載循環(huán)、開/關(guān)命令和復(fù)位信號(hào)（用來(lái)清除從節(jié)點(diǎn)上的電流過(guò)高和過(guò)壓信號(hào)）的信息。所需的速度可以直接在主板上設(shè)置，也可以通過(guò)高級(jí)CAN總線發(fā)送給主節(jié)點(diǎn)。從節(jié)點(diǎn)為主節(jié)點(diǎn)提供實(shí)際無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）速度、電流過(guò)大和電壓過(guò)高標(biāo)志。

將LIN2.0鏈接增加到獨(dú)立發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇中的第一步是創(chuàng)建集群消息策略。它完整描述了集群中不同設(shè)備之間的通訊。它包括所有幀的一個(gè)列表，帶有定義的幀ID、幀發(fā)行者和用戶以及數(shù)據(jù)字段內(nèi)容（包括信號(hào)結(jié)構(gòu)）。為集群創(chuàng)建一份日程表也非常重要。這些都應(yīng)該包含在LIN描述文件(*.ldf)中，它的結(jié)構(gòu)由LIN規(guī)范包（LIN配置語(yǔ)言說(shuō)明）規(guī)定。

對(duì)于項(xiàng)目的軟件部分，Volcano（訪問(wèn)www.volcanoautomotive.com了解更多信息）LIN 目標(biāo)包（LTP）用作LIN 2.0驅(qū)動(dòng)器。這種工具可以從集群LDF文件中生成LIN特定的C代碼文件。然后，這些文件被直接添加到用戶編譯器/鏈接器中，以在項(xiàng)目中增加LIN鏈接程序。因此，應(yīng)用開發(fā)人員只需編寫用戶的特定程序而無(wú)需花時(shí)間來(lái)開發(fā)與LIN通訊有關(guān)的程序。欲了解這方面的更多信息，請(qǐng)參見飛思卡爾半導(dǎo)體應(yīng)用指南AN2767, 使用Volcano LTP的飛思卡爾8/16位MCU上的LIN 2.0鏈接。它是一篇簡(jiǎn)單、易讀的文章，描述和介紹了LIN2.0的實(shí)施主題。

支持LIN的無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇控制在飛思卡爾半導(dǎo)體AN2983應(yīng)用指南中進(jìn)行了詳細(xì)描述。該應(yīng)用指南包括完整的軟件代碼，可從飛思卡爾網(wǎng)站上免費(fèi)下載。圖9顯示了該應(yīng)用的真實(shí)圖片。

圖9：支持LIN的無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇控制的實(shí)際安裝

飛思卡爾半導(dǎo)體提供廣泛的LIN產(chǎn)品系列，包括8/16/32位主MCU和8/16位從節(jié)點(diǎn)MCU。而且，模擬產(chǎn)品部（Analogue Product Group）也提供多種產(chǎn)品，包括LIN物理層接口、LIN/CAN SBC（系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片）和IDC（智能分布式控制）。IDC產(chǎn)品是高度集成的單一封裝芯片，包含一個(gè)8位MCU、LIN物理層接口、電壓調(diào)節(jié)器和各種功率驅(qū)動(dòng)(SMARTMOS)組件，如半橋、高/低端開關(guān)、霍爾傳感器輸入等。此解決方案非常適合空間有限的應(yīng)用，如后視鏡或車窗升降器。