LIN總線在汽車門控系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　*LIN技術(shù)概況及應(yīng)用領(lǐng)域
　　*LIN總線技術(shù)規(guī)格及在門控系統(tǒng)中的應(yīng)用實例
　　動力和車速已經(jīng)不再是消費者對汽車性能的唯一追求，人們越來越關(guān)心駕車時的舒適感、安全保障、功能的易用性，和對環(huán)境的保護(hù)等方面。因此，除了車身系統(tǒng)（Carbody）和傳動系統(tǒng)（PowerTrain）等傳統(tǒng)的汽車控制單元以外，安全系統(tǒng)（Safety）和車載資通娛樂系統(tǒng)（Telematics/Infotainment）也隨著電子技術(shù)的進(jìn)步而逐漸成熟。
　　現(xiàn)代的汽車電子系統(tǒng)中，電子控制組件（ECU）因在上述系統(tǒng)中賦予汽車更高效和更具智能性的操控能力而扮演了重要角色，也實現(xiàn)了諸如電源、車燈和門窗等自動檢測功能，給駕駛提供了更大便利。
　　汽車中的電子系統(tǒng)和組件平均達(dá)到80多個，它們之間越來越復(fù)雜的連接和通信功能對總線技術(shù)提出了需求。車燈、發(fā)動機、電磁閥、空調(diào)等設(shè)備的傳統(tǒng)連接方式為線纜連接，而如果電子元件之間也用電纜連接則必然造成連接復(fù)雜性的提高、可靠性的下降，和整體重量的上升；此外，伴隨而來的線纜的磨損和老化現(xiàn)象也將使汽車的安全性能降低。
　　為避免線纜帶來的各種麻煩，車載網(wǎng)絡(luò)（In-VehicleNetwork）中應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化總線技術(shù)則成為較理想的解決方式。按不同的技術(shù)特點和應(yīng)用領(lǐng)域，車載總線技術(shù)可分為五類。如表一所示，第一類LIN、TTP/A等總線傳輸速度最低，適用于車體控制；第二類中速總線，如低速CAN、SAEJ1850、VAN（VehicleAreaNetwork）等，適用于對實時性要求不高的通信應(yīng)用；第三類包括高速CAN、TTP/C等技術(shù)，適用于高速、實時死循環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)絡(luò)；第四類如IDB-C、IDB-M（D2B、MOST、IDB1394）)、IDB-Wireless（Bluetooth）等，一般應(yīng)用于車載資通娛樂網(wǎng)絡(luò)；第五類傳輸速度最高，用于最具關(guān)鍵性、實時性最高的人身安全系統(tǒng)，包括FlexRay和Byteflight等。
　　本文將主要討論LIN總線技術(shù)規(guī)格及在門控系統(tǒng)中的應(yīng)用實例。
　　表一　車載網(wǎng)絡(luò)總線標(biāo)準(zhǔn)

　　LIN技術(shù)概況
　　LIN總線全稱為區(qū)域互連網(wǎng)絡(luò)（LocalInterconnectNetwork），是一種結(jié)構(gòu)簡單、配置靈活、成本低廉的新型低速串行總線，和基于序列通訊協(xié)議的車載總線的子集系統(tǒng)（Sub-busSystem）。
　　LIN總線為主從節(jié)點構(gòu)架，即一個主節(jié)點（MasterNode）最多可支持16個從節(jié)點（SlaveNode）；在從節(jié)點中不用晶振（CrystalOscillator）或陶瓷諧振器（CeramicResonator）時鐘，也能做到自同步性。LIN基于UART/SCI接口協(xié)議，可實現(xiàn)極低的軟硬件成本；其信號傳播時間可預(yù)先計算，以滿足傳輸?shù)拇_定性?？偩€電纜的長度最多可以擴展到40米左右，數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)20kbps。
　　1999年，LIN1.0版推出后，不斷有新版本出現(xiàn)（LIN1.3、LIN2.0），持續(xù)改進(jìn)了LIN總線的性能與適用性。美國汽車工程師協(xié)會（SAE）下屬的車輛架構(gòu)任務(wù)組（TaskForce）也基于LIN2.0提出J2602規(guī)范，此舉讓LIN從節(jié)點所需要的軟件代碼長度縮短，進(jìn)一步降低了LIN2.0中軟件單元的復(fù)雜性，可實現(xiàn)更高效的系統(tǒng)配置。此外，主流廠商也會針對LIN的性能推出改進(jìn)版本或技術(shù)，例如意法半導(dǎo)體的LINSCI。

圖一　LIN總線應(yīng)用領(lǐng)域

　　LIN主要用作CAN等高速總線的輔助網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)絡(luò)，能為不需要用到CAN的裝置提供較為完善的網(wǎng)絡(luò)功能，包括空調(diào)控制（ClimateControl）、后視（Mirrors）、車門模塊（DoorModules）、座椅控制（Seats）、智能性交換器（SmartSwitches）、低成本傳感器（Low-costSensors）等。在帶寬要求不高、功能簡單、實時性要求低的場合，如車身電器的控制等方面，使用LIN總線可有效的簡化網(wǎng)絡(luò)線束、降低成本、提高網(wǎng)絡(luò)通訊效率和可靠性。
　　LIN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
　　如上文所述，LIN網(wǎng)絡(luò)基于主從節(jié)點構(gòu)架而形成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。主節(jié)點需要向從節(jié)點發(fā)出周期性的檢測信號，檢測結(jié)果由從節(jié)點反饋給主控制器。其中周期根據(jù)事件檢測的實時性要求而設(shè)定。
　　如圖二所示，LIN的信號由一個由主任務(wù)提供的標(biāo)頭（Header）和由從任務(wù)處理的響應(yīng)部分（Response）構(gòu)成。標(biāo)頭包含一個13位的同步間隔字段（SynchBreakField）、一個由主任務(wù)產(chǎn)生的同步字段（SynchField），以及一個辨識字段（IdentifierField）。其中每一個字節(jié)字段都以串行位元組方式發(fā)送，起始位的第一位為“0”，而終止位為“1”。由主任務(wù)執(zhí)行的信號標(biāo)頭會依整個LIN叢集的進(jìn)度表決定每個信號的傳輸時間，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇_定性及避免網(wǎng)絡(luò)超載的危險。在LIN網(wǎng)絡(luò)中只有主節(jié)點采用晶體振蕩器來為系統(tǒng)提供精確的基本時鐘，此時鐘會嵌入上述的同步字段中，讓從任務(wù)能與主節(jié)點時序同步。LIN信號的響應(yīng)部分包含一個數(shù)據(jù)域位（DataFiled），長度為2/4/8個字節(jié)，和一個長度為一個字節(jié)的驗證字段（ChecksumField）。