面向未來汽車應用的LIN總線系統

作者：時間：2012-11-22 來源：網絡

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傳統的汽車電氣系統設計利用一捆電纜來連接車燈、電動機、電磁閥、加熱器、空調等設備。現在，車輛中電子器件的數量急劇增加，汽車的電氣系統變得越來越復雜。一些統計數據顯示，汽車中電子器件所占的比例將達到40%到50%。因此，汽車中電纜的數量會越來越多，電纜的重量也越來越大。此外，汽車的電接線變得越來越復雜，這給汽車制造商和汽車維修廠的裝配工作造成更多的麻煩。

在十幾年前，博世公司為汽車應用引入了CAN總線系統，其目的是將本地網絡的概念應用到汽車系統內，就像辦公室和家中的LAN網絡一樣。然而，CAN針對高達1Mbps的高速數據傳輸設計，對于普通的汽車應用來說，CAN模塊的成本比較高，它更適合于引擎ECU和ABS的互連。

在1999年引入了針對汽車應用的LIN 1.0(本地互連網絡)總線系統，它的目標是低成本應用，如電動門、電動窗、側鏡、雨刮器、座椅安全帶報警、外部照明等。LIN總線的傳輸速度最大為20kbps，而且它在單通道總線環路中最多能支持16個節點，總線電纜的長度最多可以擴展到40米。

圖1：LIN總線API到物理層的結構

隨著LIN總線系統在汽車行業的普及應用，電子控制器件將會采用模塊的形式，可以方便地插入到LIN總線網絡，并與位于儀表板或駕駛室附近的主控制器單元連接在一起。

LIN總線

LIN是一種低成本的汽車網絡，它是現有的汽車多元網絡的補充。

LIN總線的主要特征是：一個主節點、多個從節點的概念；低成本：基于普通UART/SCI接口硬件、相同的軟件或作為純狀態機；自同步：在從節點中不用晶體振蕩器或陶瓷振蕩器時鐘；確定性信號傳輸：信號傳播時間預先可計算；低成本單線實現連接；速度高達20kbps；基于應用交互作用的信號。

LIN總線的結構

使用一個幀收發器連接LIN簇與物理總線，所有的應用不直接訪問這些幀，在幀和應用之間加入了基于信號的交互作用層(interaction level)。此外，在應用和幀處理程序層之間存在診斷接口和信號交互作用層。

LIN系統由一個主節點和多個從節點(最多16個節點)構成。主任務發送的幀由一個報頭和不同從任務的一個響應消息構成。圖2所示為由不同從任務響應的主任務報頭。

圖2：主節點和從節點的工作過程

圖3所示為LIN幀的結構，該幀由一個間隔(break)字段后跟4到11個字節的字段構成。每一個字節字段都以串行字節方式發送，起始字節的第一位編碼為“0”，而終止位編碼為“1”。

圖3：LIN幀結構

Melexis LIN總線解決方案

Melexis是一家汽車半導體制造商，Melexis從1989起開始提供混合信號IC解決方案。Melexis專注于低成本的LIN總線汽車市場，在他們的集成LIN控制器中有4位MCU (MLX80103)和16位MCU，該控制器針對特定應用融合了數字IC(CPU)及模擬IC。圖4所示為運行在Melexis新型MLX16控制器上的LIN協議的實例。