利用双节点位置检测技术提高LIN总线性能
间,为保证各电线部分在逻辑上表现为一根单独的总线,每个从节点上发送器和接收器的逻辑互连电路必须确保总线信号双向正确传送。在其中一个LIN连接引脚上接收到的数据必须被发送至其它引脚,反之亦然。因此,数字模块实际上起到了中继系统的作用。
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该设计对精确度的要求确保了系统时序的正确性(如图6所示)。当其中一个LIN互连引脚接收到显性状态时,必须立即向其它LIN引脚重复发送,并进而发送到菊花链上。但是,当初始显性状态结束,中继机制在将这种变化沿菊花链传递时不可避免地会有轻微的时间延迟。这样一来,持续的显性状态自身可被传回网络的初始启动部分,导致两条总线将永久保持显性的互锁状态。因此,必须引入额外延时概念,在此期间,总线状态被视为不能够有效重复。这种延时必须能够涵盖中继系统最差情况下的总延时。额外延时的逻辑实现被称为反馈抑制。当然,同样的论点双向适用。因而,包含反馈抑制的中继器功能相对于两个LIN连接是完全对称的。
除了采取措施避免互锁之外,设计工程师还必须确保信号传送延时问题在系统中得到解决。采用中继器会不可避免地引入时间延迟,这是因为每个信号首先必须被正确地接收,然后才能被再次发送。由于每个从节点都包含一个中继器,因此整条总线上的总信号延迟必须被视为总线各个部分的所有部分延迟之和。在设计该系统的LIN进度表时,就必须考虑总信号延时。但是,通过计算和仿真表明,对于所有的LIN应用来说,这种延时的影响是可以接受的。
采用双中继器连接和寻址的方法能够克服基本LIN系统的许多局限性。尤其是,它允许主节点对故障从节点进行定位,这是因为一旦地址分配成功,主节点马上就可以收到反馈。此外,节点位置检测是基于正常信号电平的信息交流进行的,这就意味着自动寻址过程的可靠性和正常模式通信一样高。
这项技术的另一个优势是设计简单。在同一节点中仅需使用基本LIN收发器两次,并能够实现完全的数字互连。相反,电流测量方法要求设计具有较精确的电压测量电路,以便实现在恶劣条件下的工作。因此,双LIN节点在设计上更加便单快捷,从而减少了开发成本和风险。
此外,除了主节点在一端的单条线性总线外,还有可能部署其它拓扑结构。例如,树状拓扑结构可通过将每个双LIN节点连接到树状结构(如图7所示)中的两个分支点来实现。由于自动寻址过程仍然能够区分出节点与哪个分支连接,因此能够实现正确的节点位置检测。同样,实现诸如环状和嵌套环状等其它复杂拓扑结构也是有可能的。
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图7:树状拓扑结构可通过将每个双LIN节点连接到树状结构中的两个分支点来实现。
双LIN节点位置检测方法完全符合LIN规范。此外,它还可实现同时采用标准LIN节点和双LIN节点的混合拓扑结构,这在许多非线性拓扑结构中也是常见的情况。
这些技术极大地提高了LIN总线型架构的性能,使之能够不断满足汽车系统设计人员的需求。通过利用正常信号电平,双节点自动寻址系统能够确保可靠性,同时提升容错水平,并具有更快识别和纠错能力。与现有电流测量技术不同的是,它不需要精密的模拟元件和测量方法,因此可简化设计工作,风险也比较低,从而加快上市时间,并提高了成本效益。最后,使用该方法不受线性总线技术的束缚,这使得设计人员能够部署最适合于应用的拓扑结构。
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