基于普通51单片机的LIN协议实现方案

主节点在一次帧通信过程中，要根据通信过程中不同的阶段，将串口设置成不同波特率的发送或者接收状态，以完成报文头间隔场、同步字节场的发送，保护标识符字节场的发送，及下一个阶段的接收或者发送数据过程。
(2)基于单片机串口LlN从节点的实现
从节点实现的关键是能够正确实时地接收报文头，达到与主节点的同步，为下一步的数据交换做好准备。基于单片机通用串口构成的LIN从节点的实现方案有两种：一种是查询方式，另一种是中断方式。两种方法的区别在于报文头接收判断方法的不同。查询方式硬件原理如图4所示。

同样，从节点也要求准确的波特率和计时，对时钟要求较高。建议采用22.1184MHz晶振。
在查询方式的硬件电路中，为了能及时感受到主节点报文头的起始阶段，可以将串口接收数据端，RXD端与单片机的一个外部中断触发端口(INTl或INT0)相连。这样，当主节点发送过来的间隔场的下降沿到来时，就可以实时地触发从节点进入对报文头的接收查询程序段。在报文头的接收查询过程中，从节点自总线电平下降沿到来之际，就对总线显性电平(低电平)持续的时间进行累积计算，直到发现总线恢复为隐性电平(高电平)为止。如果此段持续时间大于11个主节点工作位时时间，那么从节点就断定是一次帧通信的开始。接着从节点对同步字节场的接收作好准备，在同步字节场开始位的第一个下降沿起，连续对同步字节场的后4个下降沿进行计时累加，最后将得到的计时时间除以8，得到主节点发送数据的位时时间，即主节点下一步将要进行数据通信的波特率。从节点以此作为串口波特率设定值，通过串口与主节点交换数据。随后的串口发送或接收数据可采用串口查询或中断
的方式进行。
间隔场和同步字节场的计时方法有两种：一种方法是采用软件模拟一个位时时间，在各阶段通过计算调用位时程序次数间接计算出时间；另一种方法是将定时器TO设定成定时一个位时时间后中断，在各个阶段查询定时器T0中断次数，通过计算TO中断次数的差值，也可以间接算出各个阶段的持续时间长度。
查询方式硬件电路简单，系统中断的种类和次数少，程序运行比较稳定；但不足之处是系统大部分时间都花费在对帧报文头的等待查询上，系统资源利用率低。
中断方式则是对查询方式的不足之处改进和提高，其硬件原理如图5所示。

中断方式对间隔场和同步字节场的接收则完全采用中断方式进行。由于普通单片机的外部中断触发端只有下降沿和低电平两种触发方式，所以报文头间隔场开始阶段和同步字节场的下降沿可以触发从节点，但报文信号的上升沿却无法让从节点感知。改进方法是，让接收数据流分别经过1个三态门和1个三态非门再进入单片机的串口，2个三态门由单片机的两个端口来控制。一般情况下，三态门导通，三态非门截止，数据流正常进入单片机串口。当间隔场的下降沿触发单片机后，程序控制三态门截止，三态非门导通，数据流反相进入单片机，间隔场的上升沿经过三态非门后变成下降沿，同样也可以触发单片机中断。在随后的同步字节场的接收中，可以按照正常中断方式进行，即可由同步字节场的5个下降沿触发单片机中断5次接收。由于采用中断方式，所以各个阶段的计时就只能采用查询定时器T0中断次数的方法来实现。
中断方式的优点是，对主程序运行的影响比较小，系统的资源利用率高。不足之处是增加了单片机的外围电路，硬件稍显复杂。
3.2基于单片机普通端口位LIN协议的实现
对于没有通用串口的单片机来讲，必须采用端口位位操作的方法来实现LIN协议。这类单片机的硬件资源一般很有限，有的只有一个定时器，还不具备外部中断能力，如Microchip的PIC18F200系列。这种单片机的突出特点是价格低廉，做出的LIN节点将具有无可比拟的价格优势。
(1)基于普通端口位LIN主节点的实现
基于单片机普通端口位的1IN主节点，在报文头和数据场的实现上都要采用位操作的方法来实现。其硬件构成原理图和基于单片机通用串口LIN主节点硬件原理图完全相同，区别在于前者数据收发端RXD和TXD端可以是任意的单片机普通端口位，而后者则必须采用单片机通用串口。
报文头间隔场的实现可以将定时器TO设置为定时一个位时中断的工作方式，置LIN数据发送端TXD为显性电平(低电位)，启动定时器T0对显性电平持续时间进行计时，当达到13个以上位时后置LIN发送数据端TXD为隐性电平(高电位)，这样就完成了间隔场的发送。在随后的间隔场界定符和同步场的实现上，也采用同样的方法。在数据场的接收和发送中，同样需要定时器TO的配合来完成。发送数据时，从待发数据存储区中依次取出一个个数据，转换成10个bit类型的位数据。定时器T0同样是1个位时中断1次，在中断处理程序中改变计时变量值。发送数据程序根据计时变量的差值将lO个bit类型的位数据依次按照持续1个位时时间从数据发送端TXD端发出；接收数据时，则需要先用定时器T0计时半个位时时间，以检测1个字节的开始位，然后恢复定时器TO的一个位时计时中断设定。这样，在随后的数据位检测中就能保证在数据位的中间时刻检测该数据位，从而保证数据位接收的正确性。在10个bit类型的位数据接收完毕后，还要将其转换为一个byte类型的数据，存入相应的数据缓冲区。