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1 引言 汽車總線技術是現場總線的應用之一，最初現場總線只用于工業控制。所謂現場總線是應用在生產最底層的一種總線型拓撲網絡。汽車車身控制網絡目前要解決的問題就是建立一個統一、低成本的低端通訊網絡標準，LIN作為CAN的輔助總線而存在，實現車身控制網絡的層次化，以更低的成本實現車身控制網絡。LIN總線的目標就是定位于車身網絡模塊節點間的低端通訊，與CAN相比，由于LIN采用了低成本硬件的從節點，從而降低了硬件平臺的成本。另外，LIN完全可以滿足大多數低端應用對象對傳輸速率的要求。所以UN以較低的成本實現了開關器件間的網絡通訊，有效支持了汽車應用中分布式機械電子節點的控制。 2 硬件電路設計 2．1 系統設計思想 LIN從節點對總節點發出的控制信號進行處理，并對車燈驅動電路狀態進行測量。當從節點接收到報文信息后，對車燈發出相應的控制信號，并分析各燈的狀態，若發生故障，則生成一個數據信息發送到總節點。LIN從節點在檢測到總節點發送的信號后，先通過報文幀進行識別，看其是否屬于自己的報文信息。若屬于則首先判斷報文是不是查詢信息，如果是，則返回一個響應信息，如果是控制信息，則對相應的車燈進行控制，并對該車燈驅動電路上的測量點電位進行測量和進行處理。看其是否發生故障。若發生故障，則通過LIN總線發送信息給總節點。圖l示出LIN節點的硬件電路設計。 2．2 器件介紹 基本的LIN節點電路主要包括MCU、LIN收發器、電源模塊和車燈驅動電路。 2．2．1 MCU控制單元 設計中MCU選用MC68HC908QL4。它集成了一個從LIN接口控制模塊SLIC (Slave LIN Interface Controller)，在一般情況下，SUC可作為SCI端口使用。該器件的主要特點是： 具有獨立的LIN報文標識符，8 B報文緩存區； 自動調整波特率，幀同步； 自動處理和糾正UN同步間隔(SYNCH BREAK)和同步場(SYNCH BYTE)； 沒有錯誤的LIN信息最多產生兩個中斷； 完整的LIN錯誤檢測和報告； 高速LIN達到83．33 Kb／s"120 Kb／s； 增強型檢測及其包括ID的產生。 只要按模塊的需要設置相應的寄存器，就可以自動按照LIN總線協議進行和發送數據。這相對于SLIC模塊的單片機而言，則降低了軟件開發上的難度。MCU模塊的連接如圖2所示。 2．2．2 LIN收發器 選用TJAl020作為LIN收發器，TJAl020是LIN主／從協議控制器和LIN物理總線之間的接口，主要用作于車輛副網絡。其波特率為2．4～20 Kb／s。控制器在TXD管腳輸入的發送數據流通過LIN收發器轉換成LIN總線信號，并由收發器控制轉換速率和波形，減少極低的電磁發射(EME)。LIN總線的輸出管腳通過一個內部終端電阻拉成高電平。收發器在LIN總線的輸入管腳檢測數據流并通過管腳RXD發送到微控制器。TJAl020的主要特點是： 具有高達20Kb／s的波特率和極低的電磁發射(EME)； 具有高抗電磁干擾性(EMI)和低斜率模式可以進一步降低EME； 具有喚醒源識別本地或遠程； 具有在睡眠模式下電流消耗極低，可實現本地或遠程喚醒； 具有發送數據超時功能； LIN總線對電池和地的短路保護； 具有總線終端和電池管腳，可防止汽車環境下的瞬變。 圖3所示為LIN模塊電路設計。 2．2．3 電源模塊 本設計中，LIN模塊的電壓調節器均采用微功耗、低壓差穩壓器LTll2l一5。選用LTl121—5通過對SHDN輸入低電平，能使其進入停止模式，這時靜態電流只有16μA，因此在總線上沒有活動時，就能達到減少功耗的目的；此外，該器件還具有防止輸入和輸出電源反向的功能，即使在輸出端不增加二極管的情況下，也能防止電流反向倒流。圖4給出電源模塊電路。 2．2．4 車燈的驅動電路 采用功率驅動器BTS724G來驅動2l W和5 W的車燈。該驅動器是英飛凌公司設計的N溝道MOSFET功率管，內部集成了充電泵、電流驅動，并具有檢測負載電流(包括過載、過溫和短路)故障反饋功能。BTS724G采用12 V或24 V負載控制，適用于各種阻性、感性或容性負載，尤其適用于車燈等具有高浪涌電流的負載，可作為繼電器、保險絲等的替代控制方法。BTS724G還具有短路保護、過載保護、過壓保護、過溫關斷、掉地和掉電保護、靜電放電保護和電源反接保護等多項保護功能。圖5給出驅動電路。 3 軟件設計 車燈控制系統主要完成兩個功能：一是實現LIN子節點對車燈的控制；二是實現對車燈故障的診斷。在控制中，通過分析總線電位和驅動電路中輸入、輸出、故障診斷引腳的電位來判斷系統是否發生故障。 要使LIN總線節點有效、實時地完成通信任務，軟件設計是關鍵。采用結構化程序設計方案具有較好的模塊性、可移植性和可修改性。 LIN信息的接收采用中斷方式，當MC68HC90—8Q14控制器檢測到符合該節點要求的信息幀后，首先判斷本地節點接收到的是什么信息幀，若為控制信息，則接收2個字節的數據信息；若為查詢信息，則將本地節點車燈的狀態以信息幀的形式發送回主節點，以反映節點情況。然后判斷，若為接收數據幀，則在SLIC模塊中的數據寄存器(SLCDx)上讀取相應的信息。最后是根據數據信息中相關的位進行車燈控制，在發出控制信號后地相應采集車燈驅動芯片輸入、輸出和故障診斷引腳的電位，通過對電位的分析判斷否發生故障，若發生故障則發送一個故障信息。圖6給出程序流程圖。 4 結語 介紹了基于LIN總線的車燈在線診斷系統并對硬件模塊和軟件構架進行了簡單分析。LIN總線系統具有結構簡單、性能可靠、價格低廉等特點，是汽車電子技術發展的必然趨勢。目前在國內如何采用總線技術提高整車性能，降低制造和維護成本，已成為汽車生產廠家關注的熱點。 |
