低成本LIN总线协议在汽车网络中的应用

LIN和系统要求

那么LIN是如何满足对低功耗、低系统成本、功能增加甚至减少汽车总重量的要求呢？

首先它可以方便地用软件实现LIN协议，该协议不需要单片机给予过多的硬件支持，通过使用一个简单的USART或增强型USART就可以实现。USART支持诸如自动波特率检测等功能，这意味着在LIN应用中可以使用一个简单的质优价廉的8位单片机。还有一个优点就是LIN在协议层不需要复杂的操作系统，不多的软件开销还使得设计人员能够选择存储器容量较小的单片机。

如何运用像LIN这样的简单协议对汽车进行控制呢？以车镜控制为例，许多汽车的车镜相互之间仍是硬连接，或者在豪华型汽车中通过CAN这样的昂贵协议连接，其实利用LIN总线就可以方便地将左右车镜和四向仪（可以改变车镜位置的四方向开关）连接起来。在典型的LIN方案中，四向仪是主节点，两个车镜是从节点。四向仪读取按键的状态，将报文发送给相应的车镜。

那么使用LIN能够为诸如车镜控制等应用增加新功能吗？回答是不需要额外连线，就可以方便地添加其它功能，如集成式转向信号、集成式照地灯或车镜加热器。这里车镜只需要与地电位、VBAT和LIN总线连接，需要改动的只有主节点，它必须知道要实现哪些车镜功能。

图2说明了用于车镜应用的LIN网络。为了更清楚地理解这个例子，让我们更深入地研究一下。该网络中的主节点是一个PIC18F4680 8位闪存单片机，它读取车镜选择开关和四向仪，还通过CAN总线接收报文。从CAN总线发送给主控LIN节点的报文包括左右转向信号和开门，接收到来自CAN总线的报文后，主节点通过LIN总线向从节点发出命令，如“左车镜上升或左车镜下降”。

在此例中，从节点由PIC16F688 8位闪存单片机组成。PIC16F688具有一个集成的LIN收发器和一个增强型USART，其中USART能自动执行自动波特率检测。从节点收到报文并利用步进电机使车镜上升或下降。假设车镜模块没有集成式转向信号等其它功能，当从节点从LIN总线上接收到一条诸如“左转向信号”的报文时，它就会忽略这一报文或者触发I/O用于转向信号（这部分内容已超出本文讨论范围）。触发I/O的好处是无论车镜是否集成了转向信号都可应用相同的软件，只需要对硬件做适当更改即可运行，也就是说功能不同的各种车镜都可以使用同一软件。

LIN软件

LIN主节点有三个主要的软件进程，第一个进程接收CAN报文，并将其转变为LIN报文；第二个进程读取四向仪和车镜选择开关的状态；第三个进程向从节点发出报文。

如果主节点从CAN总线上接收到“左转向信号打开”的报文，它会将该报文转变成LIN协议，并发送给适当的LIN总线节点（在本例中为左车镜）。对PIC18F4680中的CAN控制器进行编程后，它可以只接收来自CAN总线的特定报文，而不会有任何其它软件开销，这一硬件过滤方式使CAN总线的通讯只有极少软件工作量。PIC18F4680也集成了一个可用于LIN总线通讯的USART，由于LIN总线主节点不必执行自动波特率检测，因此它能够通过USART发送整条报文。

车镜从节点有n+1个进程，其中n是车镜中集成的功能数目。如果只要控制车镜的上下左右，软件进程就只有2个，第一个是收发进程，第二个是车镜控制进程，主要驱动步进电机，其它可能的进程有“照地灯开”和“左转向信号开”。因为PIC16F688有一个增强型USART，可实现波特率检测，所以LIN通讯的软件开销非常少，这就为实现其它功能（包括检修）留出了很大余地。

本文总结

正如前面所述，LIN总线能够增加功能和降低成本，可以用软件编程实现各种特性，也可以通过软硬件功能增添新的特性，这样不同的模块就都可以用一个硬件或一个软件平台实现。LIN总线的灵活性有利于降低生产和软/硬件维护方面的成本。因为LIN总线非常简单，所以用质优价廉的8位单片机就可以实现，从而降低系统总成本。