基于總線技術實現車身控制的研究

趙洪玉 徐 輝 徐春艷

[摘要]在車身控制中，CAN／LIN(Local Interconnect Network)總線的引入帶來了車身電子控制的模塊化和智能化。對LIN協議作較詳細的描述，并以車燈控制為例，提出并實現軟件的控制算法。

[關鍵詞]總線LIN協議車燈控制

中圖分類號：TP－9文獻標識碼：A文章編號：1671—7597(2009)1020096--01

隨著微控制器在汽車控制領域的廣泛應用，汽車電子化程度越來越高，對于車身控制，其車載網絡有助于簡化安裝工序、降低故障率和成本。人們對汽車舒適度要求的不斷提高，其復雜的車身控制系統及其內部繁重的信息交互，需要采用大量的線束才能實現。線束的增加，意味著汽車的安裝工藝復雜、成本增加和故障率的上升。因此，在汽車上應用總線網絡技術大勢所趨。

一、汽車電子系統中的總線

在汽車電子系統中，主要存在幾種網絡協議。LIN主要應用低速(<20Kb／s)的車身控制環境，低速CAN多用于事件驅動的控制環境(125Kb／s)，高速CAN(>500Kb／s)，Flexray和Byteflight主要應用于時間驅動的同步高速控制環境。

就車身控制而言，主要應用基于CAN幾IN總線協議。在汽車上網絡連接方式主要采用2條CAN，一條用于驅動系統的高速CAN，它主要連接對象是發動機控制器、ASR及ABS控制器、安全帶、氣囊控制器、組合儀表等。它們的基本特征相同，都是控制與汽車行駛直接相關的系統，速率達到500kb／s。另一條用于車身系統的低速CAN速率達lOOkb／s。它主要連接對象是電動車窗、后視鏡，燈光信號和廂內照明燈等。LIN協議是面向車輛低端分布式應用的一類多路復用串行協議，符合SAE(Society of AutomobileEngineering)規定的車用網絡A類標準。

二、LIN協議

LIN是低成本的汽車網絡協議，其硬件的實現是基于普通的串行通訊接口(SCI)，甚至在子節點中可以用普通I／O口模擬，其實現成本較低。通常LIN子總線是現有的CAN網絡的擴充，與CAN網絡一起形成汽車的控制網絡。

(一)LlN總線協議的報文傳輸及其幀結構

在總線上發送的信息，有長度可選的固定格式。每個報文幀都包含2、4或8字節的數據以及3字節的控制和安全信息，如圖1所示。

總線的通訊由單主機控制。每個報文都經一個同步間隔信號開始，接著是一個同步場和一個標識符場，這些都由主機任務發送。從機任務則是發回數據場和校驗場。通過主機控制單元中的從機任務，數據可以被主機控制單元發送到任何從機控制單元。

(二)LIN協議錯誤管理

LIN定義了6個不同的報文錯誤類型產生錯誤[3]：

1、位錯誤。向總線發送一個位的單元同時，也在監控總線，當監控位的值和發送位的值不同時，則在這個位定時檢測到一個位錯誤。

2、校驗和錯誤。所有數據字節和的補碼與校驗和字節之加的和不是OxFF時，則檢測到一個校驗和錯誤。

3、標識符奇偶錯誤。標識符的奇偶錯誤(即錯誤的標識符)不會被標出，通常LIN從機應用不能區分一個未知但有效的標識符和一個錯誤的標識符。

如果任何從機任務在發送同步場和標識符場時在最大長度時間中沒有完成報文幀的發送則產生一個不響應錯誤。

4、同步錯誤。當從機檢測到同步場的邊沿在給出的容差外，則檢測到一個同步場不一致錯誤。

5、總線空閑錯誤。如果在接收到最后一個有效信息時間內，沒有檢測到有效的同步間隔場或字節場則檢測到一個沒有總線活動條件。

三、LIN總線車燈控翻算洼的研究(波特率自校正算法)

本文的整個硬件系統是由ATMEL公司的單片控制器AT89C51和Philips公司的LPC921構成。控制器AT89C51、收發器T_TAl020組成主機控制單元。P89LPC921、收發器TJAl020和智能開關MC33291等組成從機控制單元。本系統共5個部分組成：1個主站，車前后各兩個從站。軟件開發平臺用功能強大的keilC51[4]語言環境，針對有代表性的車燈控制問題，關鍵是從機的響應速度。在車燈控制模塊中，先采用的是從機的個別ID控制。這種方法的缺點是，如果從機數量較多，當需要同時控制全部或其中幾臺從機時，需要發送的數據量較多，從機的響應時間不一致，而且一旦數據發送的頻率很快極易發生丟包現象。這在像車燈這種實時性較強的系統中是不允許的。因此，我們采用主機廣播控制方式，主機發送的數據每個從機都將接收，從機判斷是否是自己的ID，如是，從中提取各自規定好的數據位的數據。一旦發現數據變化，從機就能做出反應。采用這種廣播發送控制方式，解決了從機響應不一致的問題，同時可以大大減少主機發送的數據量，從機的響應靈敏度也有很大提高。

四、結束語

目前，在國內LIN總線的研究、開發和應用尚處于起步階段。但自2003年開始該技術已經引起了包括汽車生產、配套和研制廠家及部門的關注和重視，預計在今后幾年內將得到迅速的發展。由于LIN,總線在降低成本和標準化方面的突出優勢，特別在不需要CAN總線的帶寬和多功能的場合，使用LIN總線可大大節省成本。LIN總線技術必將得到迅速的發展，在汽車電子領域中得到越來越廣泛的應用。