基于有限狀態(tài)機在LIN總線開發(fā)中的應用

圖1 車身控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　該車身控制系統(tǒng)包括車燈模塊、車門模塊、車內(nèi)模塊、控制面板模塊和儀表盤模塊，分別完成對相應負載的控制和監(jiān)測，同時通過CAN總線完成數(shù)據(jù)交換。其中車燈模塊和車門模塊基于CAN/LIN總線以分布式的形式實現(xiàn)。本文重點論述的是LIN協(xié)議的實現(xiàn)。

　　LIN協(xié)議分析和狀態(tài)機的設(shè)計

　　有限狀態(tài)機是由一組狀態(tài)、一個起始狀態(tài)、輸入以及將輸入與當前狀態(tài)轉(zhuǎn)換為下一個狀態(tài)的轉(zhuǎn)換函數(shù)所組成，它是一個特殊的有向圖，包括一些狀態(tài)節(jié)點和連接這些狀態(tài)的有向弧。對特定的狀態(tài)機而言，首先要建立一些有效的狀態(tài)，然后設(shè)計相應的算法完成狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。

　　一個完整的LIN幀由間隔場、同步場、PID、數(shù)據(jù)場以及校驗和場組成，LIN協(xié)議驅(qū)動器要實現(xiàn)的便是依序完成間隔場和同步場的檢測、ID的發(fā)送和接收、數(shù)據(jù)場字節(jié)的發(fā)送和接收，最后完成校驗。狀態(tài)機形式與LIN協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范的定義相吻合，可以通過建立相應的狀態(tài)來描述相應的場從而描述整個 LIN幀，且可以通過監(jiān)控當前狀態(tài)，按照當前接收到的字節(jié)切換其狀態(tài)，從而以狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方式依序完成各個場的發(fā)送和接收。設(shè)計以下幾個狀態(tài)：IDLE、BREAK、SYNBYTE、 IDENTIFY、TRANCEIVE和 CHECKS UM，設(shè)置標志位state反映LINdriver的狀態(tài)，idle，pendin g，succe ss，當處于LIN正確通訊的中間狀態(tài)時，state=pending，當LIN通訊失敗，state=idle，當完成一次完整的LIN通訊，state=success。

　　狀態(tài)的監(jiān)控和轉(zhuǎn)換是在UART接收中斷服務(wù)程序中實現(xiàn)的。因為LIN總線采用單根線通信，UART外接 LIN物理層收發(fā)器，所以當UART發(fā)送的總線數(shù)據(jù)和接收到的總線數(shù)據(jù)一樣時，UART接收到的數(shù)據(jù)便是UART發(fā)送的數(shù)據(jù)，在接收中斷服務(wù)程序中完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換算法，如圖2。通過判斷當前狀態(tài)和接收到的數(shù)據(jù)切換LINdriver的狀態(tài)，同時更新標志位。

　
圖2 LIN協(xié)議狀態(tài)機

　　軟件設(shè)計

　　軟件設(shè)計流程如圖3所示。首先進行初始化，主要包括UART模塊的初始化和I/O腳初始化，設(shè)置波特率，使能接收中斷，設(shè)置LIN物理層收發(fā)器相應I/O腳方向及電平，然后在UART接收中斷服務(wù)程序中以狀態(tài)機的形式完成LIN通訊。下面結(jié)合LIN幀結(jié)構(gòu)和 LINdriver的狀態(tài)轉(zhuǎn)換對該狀態(tài)機算法進行闡述。