摘要：CAN/LIN（Local Interconnect Network）總線的引入帶來了車身電子控制的模塊化和智能化。在低速的車身控制條件下，與CAN總線相比較，LIN總線控制方案成本較低是的優勢。本文介紹了基于Freescale半導體公司（原摩托羅拉半導體部）的單片機（MCU）和智能模擬器件的LIN總線Demo系統，為汽車電子用戶提供了一種能快速掌握的車身LIN總線控制的開發平臺。

    關鍵詞：汽車電子；車身電子；總線；LIN

    引言

    在汽車電子系統中，主要存在如圖1所示的幾種網絡協議。LIN主要應用低速（<20Kb/s）的車身控制環境，低速CAN多用于事件驅動的控制環境（125Kb/s），高速CAN（>500Kb/s），Flexray和Byteflight主要應用于時間驅動的同步高速控制環境，而D2B和MOST主要應用于汽車娛樂（圖像和語音）的傳輸和控制。

    就車身控制而言，主要的應用基于CAN/LIN總線協議。基于CAN總線車身控制，在汽車電子上已經有廣泛的應用。隨著車上總線節點的增加及高性能系統向中低檔汽車的發展，CAN總線相對較高的實現成本就成為一種障礙。因此LIN總線隨之產生。由于LIN硬件的實現是基于普通的串行通信接口（SCI），甚至在子節點中可以用普通I/O口加上定時器進行模擬，所以其實現成本較低。LIN的目標應用是不需要CAN的性能、帶寬及復雜性的低端系統。通常LIN子總線是現有的CAN網絡的擴充，與CAN網絡一起形成汽車的控制網絡（圖2）。當然，由于其成本較低，也可以獨立用于不是特別復雜的車身控制網絡中。

    為了加速基于LIN總線控制系統的開發周期，Freescale半導體公司開發了LIN開發平臺（LIN DEMO）。LIN DEMO系統提供了完整的軟件和硬件，其中，軟件包括標準的LIN底層驅動軟件和LED顯示的應用軟件。用戶可以在此平臺上很快的搭建起LIN控制網絡

    LIN DEMO應用系統

    DEMO節點

    LIN DEMO由2個主節點（9S12C32和MC68HC908GZ60）和4個從節點（MC68HC908GR60、MC68HC908EY16、MC68HC908QY和MC68HC908QL組成。每個LIN節點上，都提供了調試和編程接口（BDM接口（16位單片機）和CYCLONE/Multilink08接口（8位單片機）），同時每個節點還有1個RS232的串口，可以和PC通信。主節點有兩種工作模式，兩種模式的切換由1個轉換開關來控制。

    LIN總線睡眠模式（此模式下，與主節點相連的所有從節點都處于睡眠模式，主節點不發送任何幀頭。）

    LIN總線工作模式（此模式下，主節點發送幀頭，LED燈用來顯示從節點LED的狀態。）

    LIN總線工作模式下，主節點LED顯示LED狀態有變化的從節點LED狀態。每個從節點有4個LED燈，這些燈的狀態可以通過1個單片機的鍵盤中斷引腳來改變。主節點有8個LED燈，其中的右邊（低位）4個LED用來顯示從節點LED燈的狀態，另外的左邊（高位）4個LED燈用來從節點的類型和ID號，其中2個用來顯示節點類型（GR、EY、QY和QL），另外2用來顯示和此從節點類型相匹配的節點ID號的兩位。

    這樣主節點上左邊（高位）4個LED為i*16的高4位。同時，主節點上右邊（低位）4個LED用來顯示從節點LED的數值（同樣次序的LED燈亮）。

    所有的從節點可以在不斷電情況下加入或者脫離總線。當監測到有新的從節點加入，主節點從0到7清除主節點的LED，然后把該節點存入主節點LED的顯示序列。當監測到有節點脫離總線時候，主節點從7到0清除主節點的LED，然后從主節點LED的顯示序列去掉該從節點。

    正常工作模式下，復位后，每個從節點響應對于該從節點ID（可以重新配置）的主接點幀頭，響應的數據定義為2個字節。按動從節點上的開關，可以增加從節點上LED的值（從1到15，除去全為零的情況）。當從節點上的LED值變化之后，主接點上的LED的右邊（低位）4個LED將顯示對應從節點上LED的值。

    在模式配置模式下，用戶可以改變從節點的ID。從節點的LED用來顯示本節點的ID號。從節點上位的LED點亮，表示XXXXXX00；第二位的LED點亮，表示XXXXXX01；第三位的LED點亮，表示XXXXXX10；第四位的LED點亮，表示XXXXXX11。

    當所有的從節點連接到主節點并且工作正常的時候，通過撥動主節點上的1個開關，我們可以很容易的讓從節點進入睡眠狀態。撥動此開關到OFF檔，5秒鐘以后，GR60和EY16就進入了睡眠（QY4不支持此操作）。

    MC68HC908EY16的基本電路原理圖，它包含了LIN節點和3個跳線。值得注意的是，這些跳線只是在對芯片編程和調試的時候用到。對芯片編程和調試時，需要用到Freescale的開發工具（MULTILIN08/12、CYCLONE08），通過這些工具再和PC相連。完整的電路圖，還包括一些編程接口和雙排接口（連接MCU的引腳到其他的應用中）。

    基本的LIN節點電路圖比較簡單，主要包括MCU，LIN物理層接口和1個5V的電壓調節器。本電路中，物理層接口用MC33399，電壓調節器用的是LT1121，可以被Freescale一顆新的系統基礎芯片（SBC）所替換。MCU允許MC33399控制電壓調節器。當LIN總線上沒有任何活動時，MC33399控制電壓調節器LT1121停止工作，從而使MCU掉電，使LIN從結點進入睡眠狀態，整個從節點的靜態電流將小于50微安。在從結點的電路板（除去QY4）上，我們可以看到所有的LED燈都關閉了（程序的初設計，使得當MCU上電后，總是有1個LED燈是亮）。

    其他節點得電路圖和MC68HC908EY16的差不多。48腳的GR60主要是用于一些高端應用的LIN節點中，但是GR60沒有內部時鐘，需要外接1個時鐘。GZ60和GR60比較接近，但是，GZ60主接點上多出了1個MC33388的CAN接口。C32是16位單片機，和8位單片機相比，它有了BDM模塊，相對于8位單片機的MULTILINK接口，調試簡單了很多。

    DEMO軟件結構

    1.主節點的軟件結構

    主節點的軟件流程圖。在單片機和LIN驅動程序初始化以后，通過主節點PCB板上的1個開關，調整LIN是否被允許工作。如果睡眠，主節點上的LED燈會關閉；如果LIN總線工作，則主函數Main將會周期的發送幀頭到從節點。所有的ID號（如表1）在idList[16]中定義。如果函數LIN_MSG_STATUS（）顯示有對應于幀頭的特定ID，從節點有反應，則反饋回來的數據被讀取，同時，檢查idActiveList[16]判斷這是否為新的LIN從節點，如果是，則idActiveList[16]對應的位置1，然后NewNode（）函數被執行，節點的LED燈顯示有新的節點加入。

    如果對應于幀頭的特定ID，從節點沒有反饋，則檢查idActiveList[16]判斷對應的位置是否為1，如果為1，則表明有節點被除去。同時，LostNode（）函數執行，節點的LED燈顯示有節點丟失。

    2.從節點的軟件結構

    首先，配置寄存器（CONFIG），I/O寄存器和定時器寄存器初始化。初始化完成后，進入主程序While（1）循環。對GR60和EY16，程序中的定時由時間基準模塊來實現（TBM）。由于QY4沒有時間基準模塊（TBM），所以程序中的定時由定時器來實現。由于不同的從節點上，時鐘不一樣，所以每個從節點執行完1個主程序程序環的時間也不一樣。程序中我們用#Define定義了2個時間周期：按一次開關的時間（按下和跳起，60毫秒）和持續按住開關的時間（3秒）。對于第3個定時（LIN總線持續5秒沒有活動，則進入睡眠）在文件Slave.cfg中定義。

    是LIN從節點的主軟件結構。當完成初始化工作，進入主循環之后，如果LIN總線5秒鐘沒有活動，則進入睡眠狀態；如果由，則查看按鍵（開關）的類型判斷是進入ID節點的配置模式，還是進入正常模式。如果是正常模式，則將數據（DATA）寫入LED，若進入ID節點配置模式，則配置ID，然后將ID寫入LED。

    是按鍵軟件流程圖。首先判斷按鍵有沒有被按下，如果有則計算按鍵被按下的時間。如果按鍵按下的時間超過3秒，則進入節點ID配置模式（從0到4，然后再到0，反復進行）；如果按鍵按下的時間為60毫秒，則數據（DATA）加1，然后用這個數據給LED顯示，同時反饋給主節點（主節用LED顯示此數據）。

    3．LIN底層驅動軟件

    前面的兩個小節我們講到了應用軟件。本小節將對LIN底層的驅動函數作一個介紹。首先是數據類型，主要的數據類型是無符號8位數，惟一的一個16位數，用來給地址變量（指針）。在驅動函數中，主要用到的常量有兩種，一種用來標示LIN總線的驅動狀態，一種用來表示LIN傳輸過程中消息幀的狀態。由于篇幅有限，與作者聯系可獲得免費的軟件源程序。總結

    Freescale的LIN節點通信演示平臺，提供了一個很好的LIN控制開發平臺。用戶可以基于此LIN控制開發平臺的軟件（驅動程序）和硬件非常簡單的編寫自己的應用程序（利用CODEWARRIOR集成開發環境），然后利用此平臺的底層驅動軟件和硬件環境，利用與PC相連的通信接口，燒寫程序，并進行調試。

    參考文獻

    1 Motorola Inc.，MC68HC908EY/D，09/2003.

    2 Motorola Inc.，MC68HC908QY/D，09/2003.

    3 Motorola Inc.，MC68HC908GZ/D，09/2003.

    4 Motorola Inc.，MC68HC908GR/D，09/2003.

    5 Motorola Inc.，MC9S12C32，2003.

    6 LIN Protocol 1.3.

    7 AN2573/D，2003.

    8 AN2396/D，2003.