基于总线技术实现车身控制的研究

赵洪玉 徐 辉 徐春艳

[摘要]在车身控制中，CAN／LIN(Local Interconnect Network)总线的引入带来了车身电子控制的模块化和智能化。对LIN协议作较详细的描述，并以车灯控制为例，提出并实现软件的控制算法。

[关键词]总线LIN协议车灯控制

中图分类号：TP－9文献标识码：A文章编号：1671—7597(2009)1020096--01

随着微控制器在汽车控制领域的广泛应用，汽车电子化程度越来越高，对于车身控制，其车载网络有助于简化安装工序、降低故障率和成本。人们对汽车舒适度要求的不断提高，其复杂的车身控制系统及其内部繁重的信息交互，需要采用大量的线束才能实现。线束的增加，意味着汽车的安装工艺复杂、成本增加和故障率的上升。因此，在汽车上应用总线网络技术大势所趋。

一、汽车电子系统中的总线

在汽车电子系统中，主要存在几种网络协议。LIN主要应用低速(<20Kb／s)的车身控制环境，低速CAN多用于事件驱动的控制环境(125Kb／s)，高速CAN(>500Kb／s)，Flexray和Byteflight主要应用于时间驱动的同步高速控制环境。

就车身控制而言，主要应用基于CAN几IN总线协议。在汽车上网络连接方式主要采用2条CAN，一条用于驱动系统的高速CAN，它主要连接对象是发动机控制器、ASR及ABS控制器、安全带、气囊控制器、组合仪表等。它们的基本特征相同，都是控制与汽车行驶直接相关的系统，速率达到500kb／s。另一条用于车身系统的低速CAN速率达lOOkb／s。它主要连接对象是电动车窗、后视镜，灯光信号和厢内照明灯等。LIN协议是面向车辆低端分布式应用的一类多路复用串行协议，符合SAE(Society of AutomobileEngineering)规定的车用网络A类标准。

二、LIN协议

LIN是低成本的汽车网络协议，其硬件的实现是基于普通的串行通讯接口(SCI)，甚至在子节点中可以用普通I／O口模拟，其实现成本较低。通常LIN子总线是现有的CAN网络的扩充，与CAN网络一起形成汽车的控制网络。

(一)LlN总线协议的报文传输及其帧结构

在总线上发送的信息，有长度可选的固定格式。每个报文帧都包含2、4或8字节的数据以及3字节的控制和安全信息，如图1所示。

总线的通讯由单主机控制。每个报文都经一个同步间隔信号开始，接着是一个同步场和一个标识符场，这些都由主机任务发送。从机任务则是发回数据场和校验场。通过主机控制单元中的从机任务，数据可以被主机控制单元发送到任何从机控制单元。

(二)LIN协议错误管理

LIN定义了6个不同的报文错误类型产生错误[3]：

1、位错误。向总线发送一个位的单元同时，也在监控总线，当监控位的值和发送位的值不同时，则在这个位定时检测到一个位错误。

2、校验和错误。所有数据字节和的补码与校验和字节之加的和不是OxFF时，则检测到一个校验和错误。

3、标识符奇偶错误。标识符的奇偶错误(即错误的标识符)不会被标出，通常LIN从机应用不能区分一个未知但有效的标识符和一个错误的标识符。

如果任何从机任务在发送同步场和标识符场时在最大长度时间中没有完成报文帧的发送则产生一个不响应错误。

4、同步错误。当从机检测到同步场的边沿在给出的容差外，则检测到一个同步场不一致错误。

5、总线空闲错误。如果在接收到最后一个有效信息时间内，没有检测到有效的同步间隔场或字节场则检测到一个没有总线活动条件。

三、LIN总线车灯控翻算洼的研究(波特率自校正算法)

本文的整个硬件系统是由ATMEL公司的单片控制器AT89C51和Philips公司的LPC921构成。控制器AT89C51、收发器T_TAl020组成主机控制单元。P89LPC921、收发器TJAl020和智能开关MC33291等组成从机控制单元。本系统共5个部分组成：1个主站，车前后各两个从站。软件开发平台用功能强大的keilC51[4]语言环境，针对有代表性的车灯控制问题，关键是从机的响应速度。在车灯控制模块中，先采用的是从机的个别ID控制。这种方法的缺点是，如果从机数量较多，当需要同时控制全部或其中几台从机时，需要发送的数据量较多，从机的响应时间不一致，而且一旦数据发送的频率很快极易发生丢包现象。这在像车灯这种实时性较强的系统中是不允许的。因此，我们采用主机广播控制方式，主机发送的数据每个从机都将接收，从机判断是否是自己的ID，如是，从中提取各自规定好的数据位的数据。一旦发现数据变化，从机就能做出反应。采用这种广播发送控制方式，解决了从机响应不一致的问题，同时可以大大减少主机发送的数据量，从机的响应灵敏度也有很大提高。

四、结束语

目前，在国内LIN总线的研究、开发和应用尚处于起步阶段。但自2003年开始该技术已经引起了包括汽车生产、配套和研制厂家及部门的关注和重视，预计在今后几年内将得到迅速的发展。由于LIN,总线在降低成本和标准化方面的突出优势，特别在不需要CAN总线的带宽和多功能的场合，使用LIN总线可大大节省成本。LIN总线技术必将得到迅速的发展，在汽车电子领域中得到越来越广泛的应用。