LIN及其在发动机风扇控制中的应用
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假设使用基於MCU的实施。因此,J2602期望通过定制从节点来进一步节约成本。 7、LIN驱动器实施 根据目标MCU提供的功能,可以采用几种LIN驱动器实施策略。 对於没有UART模块的MCU,需要位元响应(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。最後,这种解决方案与基於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一般意味著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。与需要位元响应(Bit-Bang)解决方案相比,这种解决方案的优势在於CPU的负荷更低,因为基於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模块提供串列传输速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。 最後一点,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从介面控制器)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、自动串列传输速率调整、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专用於用户应用。 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於核心的X-gateRISC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於用户应用。 三、LIN2.0应用实例 如前所述,LIN通讯协议设计用於汽车传感器和执行器应用。但是,其使用并不限於这些领域。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应用於其他领域的一个实例。 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,由於无刷直流电机(BLDC)转子可产生转子磁通量,能够实现更高的机电转换效率。 支援LIN的无刷直流电机(BLDC)发动机风扇控制应用在闭环、支援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,用於转子位置检测,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∶支援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)发动机风扇控制硬体设计非常简单,包含四个部分∶ (1)发动机风扇控制LIN主节点——为LIN集群提供所需的风扇速度资讯,以及运行/停止命令和错误跟踪。 (2)MC68HC908QB8LIN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资讯和风扇运行/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於LIN的项目而无需关注硬体开发的一种方法。目前,这些评估板可用於飞思卡尔半导体的各种8/16位MCU∶从非常小型、便宜的MC68HC908QY4MCU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位元MCU系列的一员。 (3)MC33395EVB——用於功率设计。飞思卡尔半导体的评估板概念不只限於这种基於MCU的板,还包括基於飞思卡尔SMARTMOS系列的评估板。MC33395EVB非常适合各种12V的电机控制应用,包括零交叉和背EMF(zerocrossingandbackEMF)无刷直流电机(BLDC)转子位置检测方法,使用户可以轻松使用先进的电机控制程式。 (4)无刷直流电机(BLDC)风扇——这种应用使用EBM-PapstW3G300-EQ22-90轴向风扇。 以下是发动机风扇系统的功能。主节点发送有关要求的无刷直流电机(BLDC)负载循环、开/关命令和复位信号(用来清除从节点上的电流过高和过压信号)的信息。所需的速度可以直接在主板上设置,也可以通过
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