工業(yè)以及汽車應(yīng)用中多種串行總線特性及比較
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d. 數(shù)據(jù)方向和通信速度
數(shù)據(jù)字節(jié)的傳輸首先從最高位開始。一個8位的數(shù)據(jù)字節(jié)能在一次發(fā)送中進行傳輸，最大的CAN總線速度是1Mbps。
e. CAN在汽車中的應(yīng)用
圖3的例子顯示了CAN網(wǎng)絡(luò)是如何通過富士通的16位CAN微控制器在汽車中應(yīng)用。
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大多數(shù)CAN微控制器需要一個外部收發(fā)器來連接物理總線。目前市場上提供以下一些收發(fā)器：
- 高速CAN收發(fā)器有飛利浦的82C251，TI的SN65/75LBC031，Bosch的CF150,C250，Unitrode的UC5350；
- 低速CAN收發(fā)器有飛利浦82C252、TJA1053，西門子TLE 6252G；
- 單線CAN收發(fā)器有飛利浦AU5790，英飛凌TLE 6255，Delphi DK166153。
5.本地互連網(wǎng)絡(luò)
本地互連網(wǎng)絡(luò)(LIN)是一個低成本、單線串行總線，能執(zhí)行全雙工串行通信。LIN用在汽車的分布式電子系統(tǒng)中，例如與智能傳感器和傳動器的通信。LIN協(xié)議能采用低成本的UART/SCI接口來實現(xiàn)，幾乎所有的微控制器都提供這些接口。
a. LIN通信
LIN網(wǎng)絡(luò)由一個主控和多個從器件組成，主控器件發(fā)起所有的通信。
所有節(jié)點執(zhí)行包括發(fā)送和接收任務(wù)在內(nèi)的從屬通信任務(wù)。此外，主節(jié)點執(zhí)行主控發(fā)送任務(wù)，主控任務(wù)能決定什么時候、哪一個幀將在總線上傳輸。在該方式中，沒有總線仲裁，并且在最壞情況下每個消息的時間很容易計算。當(dāng)一個消息幀發(fā)送時，在接收和過濾標(biāo)識符后，僅有一個從器件得到激活。
總線上的所有消息以幀的形式發(fā)送，幀由一個幀頭和響應(yīng)字段(response field)組成。主控器件始終在總線上發(fā)送幀頭，幀頭至少由一個13位字段、一個同步字節(jié)和一個6位標(biāo)識符組成，該標(biāo)識符的范圍為0到63。響應(yīng)字段由兩個、四個和八個數(shù)據(jù)字節(jié)和具有倒置8位和的校驗和字段，以及所有的數(shù)據(jù)字節(jié)和標(biāo)識符組成。
圖4顯示了在一個消息幀上所有字段的排列順序。
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b. 數(shù)據(jù)方向和通信速度
只有很少微控制器集成有專用的LIN硬件，大多數(shù)供應(yīng)商用SCI或UART來提供支持。因為LIN物理層是一個從汽車自診斷用ISO9141標(biāo)準引出的單線12V總線，所以需要一個外部LIN收發(fā)器來轉(zhuǎn)換電平。例如當(dāng)前市場上已有供貨的摩托羅拉IMC33689 LIN和英飛凌公司的TLE6259-2G收發(fā)器。
d. CAN與LIN的比較
CAN和LIN兩者都使用在汽車工業(yè)中。CAN用于汽車中的高速和低速網(wǎng)絡(luò)，而LIN僅用于低速網(wǎng)絡(luò)，如門控制單元。在很多方面，CAN比LIN更貴也更可靠，必需在可靠性和為設(shè)計硬件與軟件支付額外成本之間進行權(quán)衡。由于LIN的成本較低且容易在UART中實現(xiàn)，故在低速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面LIN有望替代CAN。
6. 其它通用串行總線
用在微控制器工業(yè)中的其它總線有RS422、RS485、USB和Microwire.
RS422和RS485通信可以用一個UART來執(zhí)行。因此，在用于這些總線時微控制器中不需要增加另外的硬件。
USB總線的普及性極大地鼓舞了微控制器制造商把USB控制器集成到他們的微控制器中。將外圍器件加到USB總線中是很容易的，并不需要重自舉系統(tǒng)。Cypress半導(dǎo)體公司和其它業(yè)界主導(dǎo)廠商都提供各種系列USB芯片來滿足市場的需要。
國家半導(dǎo)體公司(NSC)開發(fā)的單線總線Microwire用在許多微控制器和像EEPROM這類非易失性存儲器，以及ADC中。該總線能像SPI一樣提供同步通信，可用在使用SPI的地方。有些微控制器供應(yīng)商通過使用UART來支持Microwire總線。
FlexRay是一種在汽車工業(yè)中即將推出的新型總線，可用在使用CAN總線的地方，該總線的速度是CAN總線的10倍，可以達到10Mbps。目前微控制器制造商正在努力開發(fā)具有FlexRay總線的器件。
總線選擇準則
不同的應(yīng)用在選擇總線的標(biāo)準方面并不同，下面是一些進行總線選擇的通用參考準則：
1. 評估使用不同串行總線在網(wǎng)絡(luò)上連接各種器件的系統(tǒng)成本。例如，在汽車應(yīng)用中，一個只需要控制功能的系統(tǒng)可以用像LIN這類低成本的串行總線來管理。
2. 在效率、速度和可靠性方面確定對你最重要的性能。例如，對于一個安全關(guān)鍵系統(tǒng)來講，可靠性是極為重要的，故而CAN是較好的選擇。
3. 確定在網(wǎng)絡(luò)上將連接多少器件，以及總線將可能具有的電容量。有些串行總線對連在網(wǎng)絡(luò)上的器件數(shù)目有限制。
4. 注意器件間的距離，有些串行總線只支持短距離通信。
5. 如果用在汽車中，CAN或LIN是較好的選擇。由于它們具有很強的魯棒性，因此具有較強的容故障能力和傳輸可靠性。
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