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1 引言 汽車(chē)總線(xiàn)技術(shù)是現場(chǎng)總線(xiàn)的應用之一，最初現場(chǎng)總線(xiàn)只用于工業(yè)控制。所謂現場(chǎng)總線(xiàn)是應用在生產(chǎn)最底層的一種總線(xiàn)型拓撲網(wǎng)絡(luò )。汽車(chē)車(chē)身控制網(wǎng)絡(luò )目前要解決的問(wèn)題就是建立一個(gè)統一、低成本的低端通訊網(wǎng)絡(luò )標準，LIN作為CAN的輔助總線(xiàn)而存在，實(shí)現車(chē)身控制網(wǎng)絡(luò )的層次化，以更低的成本實(shí)現車(chē)身控制網(wǎng)絡(luò )。LIN總線(xiàn)的目標就是定位于車(chē)身網(wǎng)絡(luò )模塊節點(diǎn)間的低端通訊，與CAN相比，由于LIN采用了低成本硬件的從節點(diǎn)，從而降低了硬件平臺的成本。另外，LIN完全可以滿(mǎn)足大多數低端應用對象對傳輸速率的要求。所以UN以較低的成本實(shí)現了開(kāi)關(guān)器件間的網(wǎng)絡(luò )通訊，有效支持了汽車(chē)應用中分布式機械電子節點(diǎn)的控制。 2 硬件電路設計 2．1 系統設計思想 LIN從節點(diǎn)對總節點(diǎn)發(fā)出的控制信號進(jìn)行處理，并對車(chē)燈驅動(dòng)電路狀態(tài)進(jìn)行測量。當從節點(diǎn)接收到報文信息后，對車(chē)燈發(fā)出相應的控制信號，并分析各燈的狀態(tài)，若發(fā)生故障，則生成一個(gè)數據信息發(fā)送到總節點(diǎn)。LIN從節點(diǎn)在檢測到總節點(diǎn)發(fā)送的信號后，先通過(guò)報文幀進(jìn)行識別，看其是否屬于自己的報文信息。若屬于則首先判斷報文是不是查詢(xún)信息，如果是，則返回一個(gè)響應信息，如果是控制信息，則對相應的車(chē)燈進(jìn)行控制，并對該車(chē)燈驅動(dòng)電路上的測量點(diǎn)電位進(jìn)行測量和進(jìn)行處理�？雌涫欠癜l(fā)生故障。若發(fā)生故障，則通過(guò)LIN總線(xiàn)發(fā)送信息給總節點(diǎn)。圖l示出LIN節點(diǎn)的硬件電路設計。 2．2 器件介紹 基本的LIN節點(diǎn)電路主要包括MCU、LIN收發(fā)器、電源模塊和車(chē)燈驅動(dòng)電路。 2．2．1 MCU控制單元 設計中MCU選用MC68HC908QL4。它集成了一個(gè)從LIN接口控制模塊SLIC (Slave LIN Interface Controller)，在一般情況下，SUC可作為SCI端口使用。該器件的主要特點(diǎn)是： 具有獨立的LIN報文標識符，8 B報文緩存區； 自動(dòng)調整波特率，幀同步； 自動(dòng)處理和糾正UN同步間隔(SYNCH BREAK)和同步場(chǎng)(SYNCH BYTE)； 沒(méi)有錯誤的LIN信息最多產(chǎn)生兩個(gè)中斷； 完整的LIN錯誤檢測和報告； 高速LIN達到83．33 Kb／s"120 Kb／s； 增強型檢測及其包括ID的產(chǎn)生。 只要按模塊的需要設置相應的寄存器，就可以自動(dòng)按照LIN總線(xiàn)協(xié)議進(jìn)行和發(fā)送數據。這相對于SLIC模塊的單片機而言，則降低了軟件開(kāi)發(fā)上的難度。MCU模塊的連接如圖2所示。 2．2．2 LIN收發(fā)器 選用TJAl020作為L(cháng)IN收發(fā)器，TJAl020是LIN主／從協(xié)議控制器和LIN物理總線(xiàn)之間的接口，主要用作于車(chē)輛副網(wǎng)絡(luò )。其波特率為2．4～20 Kb／s�？刂破髟赥XD管腳輸入的發(fā)送數據流通過(guò)LIN收發(fā)器轉換成LIN總線(xiàn)信號，并由收發(fā)器控制轉換速率和波形，減少極低的電磁發(fā)射(EME)。LIN總線(xiàn)的輸出管腳通過(guò)一個(gè)內部終端電阻拉成高電平。收發(fā)器在LIN總線(xiàn)的輸入管腳檢測數據流并通過(guò)管腳RXD發(fā)送到微控制器。TJAl020的主要特點(diǎn)是： 具有高達20Kb／s的波特率和極低的電磁發(fā)射(EME)； 具有高抗電磁干擾性(EMI)和低斜率模式可以進(jìn)一步降低EME； 具有喚醒源識別本地或遠程； 具有在睡眠模式下電流消耗極低，可實(shí)現本地或遠程喚醒； 具有發(fā)送數據超時(shí)功能； LIN總線(xiàn)對電池和地的短路保護； 具有總線(xiàn)終端和電池管腳，可防止汽車(chē)環(huán)境下的瞬變。 圖3所示為L(cháng)IN模塊電路設計。 2．2．3 電源模塊 本設計中，LIN模塊的電壓調節器均采用微功耗、低壓差穩壓器LTll2l一5。選用LTl121—5通過(guò)對SHDN輸入低電平，能使其進(jìn)入停止模式，這時(shí)靜態(tài)電流只有16μA，因此在總線(xiàn)上沒(méi)有活動(dòng)時(shí)，就能達到減少功耗的目的；此外，該器件還具有防止輸入和輸出電源反向的功能，即使在輸出端不增加二極管的情況下，也能防止電流反向倒流。圖4給出電源模塊電路。 2．2．4 車(chē)燈的驅動(dòng)電路 采用功率驅動(dòng)器BTS724G來(lái)驅動(dòng)2l W和5 W的車(chē)燈。該驅動(dòng)器是英飛凌公司設計的N溝道MOSFET功率管，內部集成了充電泵、電流驅動(dòng)，并具有檢測負載電流(包括過(guò)載、過(guò)溫和短路)故障反饋功能。BTS724G采用12 V或24 V負載控制，適用于各種阻性、感性或容性負載，尤其適用于車(chē)燈等具有高浪涌電流的負載，可作為繼電器、保險絲等的替代控制方法。BTS724G還具有短路保護、過(guò)載保護、過(guò)壓保護、過(guò)溫關(guān)斷、掉地和掉電保護、靜電放電保護和電源反接保護等多項保護功能。圖5給出驅動(dòng)電路。 3 軟件設計 車(chē)燈控制系統主要完成兩個(gè)功能：一是實(shí)現LIN子節點(diǎn)對車(chē)燈的控制；二是實(shí)現對車(chē)燈故障的診斷。在控制中，通過(guò)分析總線(xiàn)電位和驅動(dòng)電路中輸入、輸出、故障診斷引腳的電位來(lái)判斷系統是否發(fā)生故障。 要使LIN總線(xiàn)節點(diǎn)有效、實(shí)時(shí)地完成通信任務(wù)，軟件設計是關(guān)鍵。采用結構化程序設計方案具有較好的模塊性、可移植性和可修改性。 LIN信息的接收采用中斷方式，當MC68HC90—8Q14控制器檢測到符合該節點(diǎn)要求的信息幀后，首先判斷本地節點(diǎn)接收到的是什么信息幀，若為控制信息，則接收2個(gè)字節的數據信息；若為查詢(xún)信息，則將本地節點(diǎn)車(chē)燈的狀態(tài)以信息幀的形式發(fā)送回主節點(diǎn)，以反映節點(diǎn)情況。然后判斷，若為接收數據幀，則在SLIC模塊中的數據寄存器(SLCDx)上讀取相應的信息。最后是根據數據信息中相關(guān)的位進(jìn)行車(chē)燈控制，在發(fā)出控制信號后地相應采集車(chē)燈驅動(dòng)芯片輸入、輸出和故障診斷引腳的電位，通過(guò)對電位的分析判斷否發(fā)生故障，若發(fā)生故障則發(fā)送一個(gè)故障信息。圖6給出程序流程圖。 4 結語(yǔ) 介紹了基于LIN總線(xiàn)的車(chē)燈在線(xiàn)診斷系統并對硬件模塊和軟件構架進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。LIN總線(xiàn)系統具有結構簡(jiǎn)單、性能可靠、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，是汽車(chē)電子技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。目前在國內如何采用總線(xiàn)技術(shù)提高整車(chē)性能，降低制造和維護成本，已成為汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家關(guān)注的熱點(diǎn)。 |
