未来汽车中的终端节点通讯
0从节点不能与LIN1.3主节点一同运行(因为LIN2.0从节点需要配置)。
SAE J2602 LIN工作组
SAE J2602的目标是通过满足LIN2.0的模糊、矛盾或可选的要求来提高网络中不同LIN设备之间的可互操作性和可交互能力。J2602的规定与LIN2.0规范的主要不同之处包括:
SAEJ2602还提出了LIN2.0中没有的其它要求(如容错操作、网络拓扑和内置的标准化报告等)。
一般来说,SAEJ2606的设计考虑了实施定制从节点的长期目标,而LIN2.0假设使用基于MCU的实施。因此,J2602期望通过定制从节点来进一步节约成本。
硅元件上的可能实施
根据目标MCU提供的功能,可以采用几种LIN驱动器实施策略。
对于没有UART模块的MCU,需要位响应(Bit-Bang)解决方案,使用一个定时器和两个通用IO引脚将UART功能构建到软件中。主要优势是没有UART的MCU一般是最便宜的处理器。另一方面,这样的CPU使用非常精密,需要为每个字节都发送中断请求。最后,这种解决方案与基于UART的解决方案相比一般需要更多内存,比如,在飞思卡尔68HC908QY器件中就可以找到这类LIN驱动器。
带有标准的UART(SCI)模块的MCU一般意味着驱动器的软件安装更加简单,但另一方面,UART模块会增加最终解决方案的MCU成本。与需要位响应(Bit-Bang)解决方案相比,这种解决方案的优势在于CPU的负荷更低,因为基于LIN通讯的中断只对接收到的每个字节进行。
LIN优化UART模块的MCU是减少驱动器软件部分而增加功能/特性的下一个步骤。飞思卡尔68HC908EY 或 68HC908GR设备中采用的增强型SCI模块提供波特率调节和仲裁模块选项,无需额外的定时器就能测量输入信号(对LIN同步消息有用)。另一方面,这种方法可能会增加最终设计的成本。
最后一点,也是很重要的一点,理想的解决方案应使用LIN专用的UART模块。飞思卡尔MCU(如68HC908QL设备)的SLIC(LIN 从接口控制器)模块就是一个范例。与标准的UART解决方案相比,这种解决方案的成本和复杂性更高,并且要求实施SLIC优化的驱动器。另一方面,SLIC提供如下功能:自动同步、自动波特率调整、与上述任何解决方案相比中断数大大减少、自动校验和的生成与验证。因此,它允许将MCU专用于用户应用。
此外,还有一种非常有趣的解决方案是将所有与LIN有关的计算转移到支持LIN的协处理器模块上。飞思卡尔的MC9S12X系列采用了这种方案。这些产品配备有完全独立于核心的X-gate RISC协处理器,可将整个LIN通讯负载从CPU核心中释放,从而保证CPU在所有时间内都可用于用户应用。
LIN2.0应用实例
如前所述,LIN通讯协议设计用于汽车传感器和执行器应用。但是,其使用并不限于这些领域。此处介绍的支持LIN的无刷直流电机(BLDC)发动机风扇控制应用就是LIN应用于其它领域的一个实例。
无刷直流电机(BLDC)在汽车应用中越来越常见,主要用在空调控制和发动机冷却风扇中。与有刷直流电机相比,无刷直流电机(BLDC)使用电子交换,而不是机械交换器,因此能提高整个系统的可靠性和效率。并且,由于无刷直流电机(BLDC)转子可产生转子磁通量,能够实现更高的机电转换效率。
支持LIN的无刷直流电机(BLDC)发动机风扇控制应用在闭环、支持PWM的无刷直流电机(BLDC)应用中采用LIN2.0通讯协议。无刷直流电机(BLDC)由霍尔传感器驱动,用于转子位置检测,并且,应用中还嵌入了电流和过压检测功能。此应用的主要部分见图8:
图8:支持LIN的无刷直流电机(BLDC)发动机风扇控制
如图所示,支持LIN的无刷直流电机(BLDC)发动机风扇控制硬件设计非常简单,包含四个部分: 发动机风扇控制LIN 主节点 - 为LIN集群提供所需的风扇速度信息,以及运行/停止命令和错误跟踪。 MC68HC908QB8 LIN 开发包 - 是一个LIN从节点,处理的无刷直流电机(BLDC)控制功能,并为集群提供实际风扇转速信息和风扇运行/错误状态信息。评估板的LIN开发包系列 (EVB)是开发者轻松开发他们各自基于LIN的项目而无需关注硬件开发的一种方法。目前,这些评估板可用于飞思卡尔半导体的各种8/16位MCU:从非常小型、便宜的MC68HC908QY4 MCU到功能强大的MC68HC908S12C32。在本应用中,我们选择了MC68HC908QB8,它是低成本、小型的8位MCU系- LIN和SAE J2602驱动更为有效的汽车网络连接(上)(11-26)
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