基于XC886单片机的门控系统LIN总线通信模块设计

　　0 引言

　　随着汽车业的飞速发展，汽车电控系统的配置不断升级，使得车辆上的电子元件越来越多，其相互连接的网络结构也越来越复杂。过去所采用的电缆连接方式所带来的庞大布线负担，容易造成车体过重和线路的磨损老化。在这种情况下，就需要引入标准的总线技术，从而降低车身重量，同时提高各个电控元件之间的通信可靠性。上世纪80年代，根据车用通信网络在不同控制层面的不同功能要求，SAE (Societv ofAuto-mobile Engineering)将其分为A，B，C三类。其中A类为低速网，数据传输速率通常为1～10kb/s，LIN总线通信网络就属于此类。LIN总线一般应用于不需要高性能及带宽和复杂性较大的低端系统，如车门控制模块、座椅调节、车灯控制和空调系统中传感器和执行器之间的通信。由于其LIN总线成本较低，也可以独立用于不是特别复杂的车身控制网络中。

　　1 LIN总线协议简介

　　LIN协议标准于1998年由Audi、BMW、Mo-torola、Daimlerehrysler、VCT、Volvo和Volkswa-gen等七家公司在A类网已有协议的基础上联合提出。LIN总线在当今汽车电子的网络结构中被广泛使用，它基于通用的UART/SCI接口，使用单线信号传输，从节点无需晶振或陶瓷振荡器就能实现自同步，因此成本低廉。LIN总线网络采用单主多从模式，图1所示是UN总线网络的结构示意图，它由一个主节点和一个或若干个从节点组成，不需要总线仲裁。LIN总线协议基于ISO参考模型中的物理层，数据链路层采用NRZ (Not Re-turn Zero)编码方式，电平分为隐性电平(‘1’)和显性电平(‘0’)。

　　1.1 物理层

　　LIN总线一般采用单总线(12 V)串行通讯，总线长度最大可达到40 m，传输速率最高可达到20 Kb/s，通常使用2.4Kb/s、9.6 Kb/s和19.2 Kb/s这三个波特率进行数据传输。由于从节点的个数除了受标识符数量的限制中，也受到总线的物理特性限制，节点过多必然减少网络阻抗，从而导致通讯条件变差，所以协议规定：一个LIN总线网络上的节点数目不能超过16个。

　　1.2 数据链路层

　　LIN总线协议的一个报文帧由报文头和响应组成，图2所示是LIN总线协议的报文帧结构。一般情况下，报文头都是由主节点发送，而响应则是由一个主节点或者一个从节点发送。LIN总线网络中的数据通讯都是由主节点发送一个报文头来初始化的。报文头包含一个空白场、一个同步场和一个标识符场，而响应则包括1 到9个字节场(0～8个数据场和一个校验和场)。其中，字节场由字节间的间隔分开，报文头和响应则由帧内响应间隔分开，它们的最小长度皆为0。