車身控制模塊單片機和本地互連網的作用

　　隨著應用的不斷擴展，今天和未來的單片機普及和車輛網絡正在繼續。單片機是車輛內各種電子控制模塊的“大腦”，而網絡則是“系統互連”。本地互連網絡（LIN）是業界第一個提出車內ClassA開放多路復用協議標準。它定義了一個支持車輛內分布式車身控制電子系統的低成本的串行通信系統。LIN補充了由CAN引導的汽車多路復用網絡的現有產品線。工業分析家指出，據估計到2010年每輛車將平均擁有20個LIN節點。車身控制應用代表了車輛中一個重要的領域，LIN有利于支持低成本子網絡的簡化，而不需要額外的帶寬或產生復雜性。

　　通用的單片機，例如微芯科技的FlashPIC?單片機，其獨特的程序存儲器和外設的組合，非常適用于那些支持CAN和LIN標準的需要8位或16位單片機進行車身控制的應用。微芯科技提供的廣泛的多樣化產品可為嵌入控制設計人員提供不同價格和性能的多種選擇，以滿足他們當前的設計項目的要求。

　　推進車身控制電子產品是汽車制造商生產更加令人愉悅、更加可靠和安全、更為智能化的車輛能力的基本要素。車身控制電子產品可通過簡化車輛的操作，并使司機從分心的次要行為中解脫出來，從而改善車輛的安全因素。每個這樣的電子控制模塊必須解決先進性能和車輛網絡連通性與競爭性價位的問題。由單片機供應商，諸如微芯科技提供的先進外設的集成，可以使系統設計人員具備一種市場競爭優勢，他們可以創建其采用基于RISC的PIC?架構。

　　LIN 是車輛網絡子總線的一個通信概念。該規范涉及協議和物理層的定義，以及開發工具和應用軟件的接口定義。LIN可以實現車內開關、智能傳感器和執行器等應用的具有成本效益的通信網絡，在這方面并不需要CAN的帶寬和多功能性。該通信協議基于SCI（UART）數據格式，這是一種單主/從概念，是一種單線 12V總線和無需穩定時基的節點時鐘同步。LIN聯盟圍繞串行低成本通信概念和開發環境開發了這個標準，這使汽車制造商及其供應商能夠以一種非常成本有效的方式創建執行和處理復雜的分級多路復用系統的方法。

　　LIN的典型車身控制應用

　　車身控制電子可改善車輛駕駛者的舒適性和安全性。LIN總線的典型應用是氣候控制、照明、雨水傳感器、智能雨刷、智能發電機、開關面板或射頻（RF）接收器方面的車門、方向盤、座椅、馬達和傳感器等總成單元。LIN節點可以容易地連接汽車網絡并易于訪問所有類型的診斷和服務。此外，通常使用的信號模擬編碼可以由數字信號取代，從而得到一條優化的配線束。

車頂：雨水傳感器、燈光傳感器、燈光控制、天窗，等等
車門：反光鏡、中控ECU、反光鏡開關、車窗升降、座椅控制開關、門鎖，等等
方向盤：導航控制、雨刷、燈光調節，等等
可選件：氣候控制、收音機、電話，等等
座椅：座椅位置電機、人員在場傳感器、控制面板
引擎：傳感器、小型電機

　　在集中式車身控制系統中，執行器和傳感器是通過一個具有CAN連通性的電子控制部件（ECU）進行硬連線的。ECU通過CAN鏈接與其他主ECU進行信號交換。如果本地執行器和傳感器需要高計算性能，就需要選擇硬連線。在那些本地性能低的系統中，可能需要選擇基于智能執行器和傳感器的分布式系統。選擇這種配置是為了采用普遍可用的元件實現一個可升級的系統架構。

　　這種架構是具有成本效益的，由于電子元件的品種更少，本地智能和網絡的附加成本可以通過生產和開發成本的節省得到補償。這種架構的關鍵方法是子總線 LIN標準、低成本機電和裝配和半導體集成。

　　在LIN的低端應用中有兩個關鍵因素：（a）與CAN相比，每個節點必須是低通信成本；（b）不需要CAN的性能、帶寬和多功能性。LIN相對于CAN的主要成本節省是由以下因素推動的：（1）單線傳輸；（2）低成本的硬件或芯片內軟件實現；

　　（3）在從節點不必使用晶體或壓電陶瓷。這些優點包括更低的帶寬和限制性的單主節點總線接入方法。LIN和CAN協議的主要特性如下所示。

　　LIN/CAN

媒介接入控制單主節點多主節點
典型總線速度2.4至19.6kbd62.5至500kbd
多點發送信息路由6位標識符11/29位標識符
節點編碼NRZ8N1（USART）位填充NRZ
每幀數據位2、4、8字節0至8字節
所需傳輸時間20kbd時為3.5ms125kbd時為0.8ms
4個數據位錯誤檢測8位校驗和15位CRC

物理層單線，Vbat雙絞線，5V
時鐘生成主節點：晶體，從節點：RC/壓電陶瓷晶體
每節點相關成本0.51

　　LIN協議

　　LIN是一個基于通用SCI（UART）字節詞接口的單線串行通信協議。LIN也可以用軟件等效代碼或純狀態機執行。LIN網絡中的媒介接入是由主節點控制的，這樣就不需要從節點仲裁或沖突管理，從而保證了信號傳輸（參見圖2）沒有最糟情況的延遲時間。

　　LIN的主要特性包括：

--低成本單線執行
--基于VBAT的增強型ISO9141
-- 速度高達20Kbps（由于EMC的限制）
--單主節點和多從節點概念
--沒有仲裁需求
--基于通用UART/SCI接口硬件的低成本硅實現
--從節點自行同步，無需晶體或壓電陶瓷
--顯著減少了硬件平臺的成本
--保證信號傳輸的延遲時間
--可預知的系統

　　LIN的一個特殊特性是同步機制，它允許由從節點進行時鐘恢復，而無需晶體或壓電陶瓷。線驅動器和接收器的規范遵循某種增強的 ISO9141單線標準。最高傳輸速度是20kbps，這是電磁兼容性（EMC）和時鐘同步要求所致。

　　除了主節點的命名外，LIN網絡中的節點不使用任何與系統配置有關的信息。節點可以增加到LIN網絡中，而無需改變其他從節點的硬件或軟件。LIN網絡的典型大小為12個節點（盡管這是不受限制的），這是由于少量的64個標識符和比較低的傳輸速度所致。時鐘同步、UART通信的簡單和單線媒介是LIN具有成本效益的主要因素。

　　通信概念

　　LIN網絡由一個主節點和一個或更多的從節點組成。所有節點都包括一個分為發送和接收任務的從節點通信任務，而主節點包括一個附加的主節點發送任務。主動LIN網絡中的通信總是由主節點任務開始的。

　　主節點發送一個由同步中斷、同步字節和信息標識符組成的信息報頭。正好一個從任務在接收和過濾標識符時被激活，然后開始傳輸信息響應。該響應包括兩個、四個或八個數據字節和一個校驗和字節。報頭和響應部分形成一個信息幀。

　　信息標識符表示信息的內容，而不是目的文件。這個通信概念可以實現各種方法的數據交換：從主節點（使用其從任務）到個一個或更多從節點，從一個從節點到主節點和/或其他從節點。直接在從節點開始將信號發送到從節點，而無需通過主節點進行路由是可能的，或從主節點將信息廣播到網絡中的所有節點。信息幀的順序是由主節點控制的。主節點時序幀中的信息數目、順序和頻率是與波特率、系統響應時間和時間行為一起確定的。統的設計必須仔細，因為如果主節點錯過了一個從節點的信息，由于主從的概念，這條信息將在下一個時序最先到達主節點。

　　LIN協議提供了一個啟動每個信息幀的專用同步模式，可使從節點在無需晶體或壓電陶瓷的條件下，使其本地時基與主節點的時基保持同步。

　　LIN 物理層

　　LIN總線是由一個正電池節點Vbat的終止電阻器終端匹配電阻供電的單線總線。該總線的線收發器是一個ISO9141標準的增強型工具。總線可以采用兩個補充的邏輯水平：代表一個邏輯‘0’的具有接近接地電氣電壓的顯性值，以及代表邏輯‘1’的具有接入電池供電電壓的電氣電壓隱性值。

　　該總線利用一個主節點的1Ω上拉電阻和從節點上的30Ω電阻進行終端匹配。從節點終端匹配電容的典型值為220pF。主節點的電容比較高，是為了使整個線電容不依賴于從節點的數目。

　　LIN物理層的主要電氣參數在以下列出：

　　參數典型值

通信速度9.6kbd，19.2kdb
電壓水平13.5V
信號回轉率 2V/μs
終端匹配電阻器主節點：1kΩ
從節點：30kΩ
終端匹配電容器主節點：220pF
從節點：2.2nF
線電容100？150pF/m

　　LIN物理層的規范對收發器出了高性能的要求.收發器交換不應該干擾其他電子元件。特別需要注意的是必須滿足汽車制造商的EMC要求

　　。利用波形成形或邊緣圓化，可以最大限度地減少收發器的傳導發射。

　　LIN總線系統實例：車門和反光鏡模塊

　　汽車車門中電子功能增加的數目是LIN總線用法的一個很好的例子。在進行保養時，可以增加或減少功能，而不會影響原來的系統設計，也不會影響其余從節點的硬件和軟件。在開發過程中需要增加功能或選項，以及在車輛的LIN裝配結束時，都可以對預先裝配、預先測的試模塊進行集成。車門LIN功能集群包括：

·車窗升降，有/無防夾控制
·馬達PWM控制、車窗位置監控
·門鎖執行器控制，包括馬達控制（鎖死）和車門開關控制
·開關面板控制
·開關照明

　　反光鏡功能可以在更多的LIN從節點上進行集成，這取決于OEM為用戶提供的可選功能計劃的靈活性。這些反光鏡功能包括反光鏡上/下、進/出馬達控制、加熱、水坑燈、轉向指示燈、減光（電鍍反光鏡）電動折疊。

　　總結

　　車身控制功能的持續進步，以及單片機和LIN協議是降低系統成本的關鍵因素。若干因素已在促進LIN作為一種“通用子總線網絡標準”的擴展，其中包括：

　　·LIN 的引進發生在車內電子控制模塊經歷戲劇性增長的時刻。今天的許多汽車方面的創新都是通過采用先進的電子概念實現的。用戶追求車輛具有更多的舒適性與安全性為這個市場的開發添加了燃料。監管規范準則促進了這一趨勢的發展。與此同時，汽車制造商需要從他們的供應商手中得到具有成本效益的實現方法。

　　·LIN 是車內子網絡具有成本效益的總線概念。它有助于優化系統成本和增加系統效率。在全球整個汽車工業中LIN概念不斷找許多支持者。即使LIN聯盟是由一個 OEM、工具制造商和半導體廠商小組發起的，這個具有成本效益的通信開放串行總線標準已在保證統一的工具概念和適當的軟件接口方面顯示出了同時可用性。

　　作為用于實現分級車輛網絡的驅動因素之一，LIN標準為涵蓋了傳輸協議、傳輸媒介、開發工具之間的接口和軟件編程界面等規范。LIN從硬件和軟件的角度保證了網絡節點的協同工作能力，并可預知EMC行為。LIN總線可滿足車身控制應用在性能和成本方面的要求。它支持執行器和傳感器設計的標準化和再用性。

　　車身控制應用受益于具有廣泛存儲器、外設和封裝組合的基于閃存的單片機的持續進展，以及LIN作為一個低端多路復用解決方案標準的全球性支持。PIC單片機是通用的構建模塊，有助于開發應對復雜的車身控制應用挑戰的有效的解決方案，并且加快了汽車電子控制模塊開發商的產品上市時間。