基于LIN2.1协议的车窗控制系统的应用

前配置存入非易失的存储空间中，下次上电时可以读出配置数据，这里主要是保存NAD和帧ID。

　　（4） 分配一系列帧ID

　　这一功能可以配置最多4个帧ID，注意诊断帧ID和保留帧ID是不能配置的。

　　主节点的请求帧在D1中给出需要分配帧ID的第一个帧在帧数组中的序号，一般来说，从节点所用到的所有帧的ID会被排列成一个帧数组。如果要分配帧ID，则通过D2到D5给出新的帧ID；如果要禁止某个帧，则将这个帧对应的PID设为0x00；如果要继续使用现在的帧 ID，则将这个帧对应的PID设为0xFF。

　　（5） 读取从节点信息

　　读取节点信息根据D1中ID的值，可以读取不同的从节点信息。目前，只规定了ID为0和ID为1的情况，其他可保留或由用户自己确定。

　　3　LIN通信的实现

　　3.1　TLE9832的LIN模块

　　TLE9832是一款由英飞凌公司生产的8位功率级单片机，专门用于车窗控制。其中的LIN总线模块支持LIN2.1和LIN2.0，并向下兼容LIN1.3。该模块可以工作在普通模式、接收模式和禁止模式下。各个模式的特点如表1所列。

　　表1　TLE9832 LIN模块各个模式的特点

　　其中，普通模式又可根据传输速率的大小分为低速模式、中速模式、高速模式和Flash模式。低速模式的最大传输速率为 10.4 kbps；中速模式是普通的LIN传输模式，最大传输速率为20 kbps；高速模式的最大传输速率为40 kbps；Flash模式的最大传输速率为115 kbps。为了避免打断传输过程，在普通模式下禁止改变传输速率。正确的做法是先禁止发送功能，再改变传输速率，最后允许发送功能。

　　LIN模块在普通模式下还建立了一种自动省电机制。当发送队列中没有数据时，将自动禁止发送功能；当有发送请求时，将自动开启发送功能。

　　3.2　基于TLE9832的车窗防夹控制系统

　　基于TLE9832的防夹车窗控制系统是英飞凌同济微控制器与嵌入式系统实验室的最新研究成果。用户可以通过按键或者LIN总线控制车窗的上升和下降。基于 TLE9832的防夹车窗系统原理图如图4所示。可通过控制PWM信号控制电机的转速，而霍尔传感器TLE4966又会采集电机的转速并传送给 TLE9832，这样就构成了闭环控制。此外，电机的电枢电流在转化为电压信号后，被传送给TLE9832的ADC模块。如果车窗在上升过程中遇到不正常的阻力，电枢电流和电机转速都会发生异常的变化，TLE9832可以根据这种变化判断是否执行防夹算法，避免伤害乘客。

　　图4　基于TLE9832的防夹车窗系统原理图

　　3.3　LIN通信部分的软件设计

　　LIN通信部分的程序流程如图5所示。可将车窗控制器中LIN通信部分的程序分为两个部分：

　　图5　LIN通信部分程序流程

　　① 第一部分为初始化，在每次重新上电后，程序都会首先读取Flash中的数据，若0x8000中的数据为0x78，则判断产品在出厂后执行过保存配置的功能。所以程序会将存储在Flash中的NAD和帧ID读出来，作为当前的NAD和帧ID。接着是初始化LIN模块，包括设置与LIN通信相关的定时器和 UART等外设，设置从节点的各个参数、波特率等。

　　② 第二部分则放在定时器中断里面，在每次中断时进行节点配置、数据的发送和接收。首先是根据帧ID判断有无节点配置任务，若有则根据SID执行各种节点配置任务；接着根据收到的数据帧内容控制车窗的自动上升和自动下降；最后将车窗信息，包括电枢电流、车窗位置等发给主节点。

　　4 LIN通信的测试结果

　　本测试借助Kvaser公司出品的LIN通信测试工具Leaf Professional LIN及其配套软件CANLab完成。测试时测试工具设置为主节点，TLE9832单片机设置为从节点，比特率设置为19 200 bps。初始NAD设置为0x06，初始帧ID为无条件帧0x00、0x01和诊断配置帧0x3C、0x3D，SupplierID和Function ID都为0x0000。

　　首先测试节点配置的各个功能：先测试分配NAD功能，将NAD修改为0x03；接着测试有条件分配NAD功能，将NAD修改为0x08；然后测试分配一系列帧ID功能，并保存设置；最后重新上电，并读取从节点信息。节点配置功能的测试结果如图6所示。

　　图6　节点配置功能的测试结果

　　然后通过LIN总线控制车窗自动上升和下降，测试结果如图7所示。

　　图7　车窗自动上升下降功能的测试结果

　　最后通过LIN总线获得车窗上升过程中电枢电流的数据，并转换成图形，如图8所示。其中电流值为经过A/D转换后的结果。

　　图8　车窗上升过程中的电枢电流值

　　结语

　　本文基于LIN2.1协议设计了防夹车窗控制系统中的通信模块。可以看出，该模块可以很好地满足用户在数据传输和诊断等方面的需求。LIN总线自身的发展必将推动车身控制领域的进一步发展。