随着汽车的一些智能控制功能转移到最小节点中,对于能满足这样要求的小而可靠的微处理器的需求不断增加。LIN网络方案使大量节点之间的互连变得简单、经济高效,因此是理想的解决方案。不过系统设计人员在设计时仍应考虑其它因素。
2.2 功能描述
LIN可以通过软件满足对低功耗、低系统成本、功能增加甚至减少汽车总重量的要求。LIN协议不需要单片机给予过多的硬件支持,通过使用一个简单的USART或增强型USART就可以实现。USART支持诸如自动波特率检测等功能,这意着在LIN应用中可以使用一个简单的质优价廉的8位单片机。还有一个优点就是LIN在协议层不需要复杂的操作系统,不多的软件开销还使得设计人员能够选择存储器容量较小的单片机。
如何运用像LIN这样的简单协议对汽车进行控制呢?以车镜控制为例,如图2所示。许多汽车的车镜相互之间仍是硬连接,或者在豪华型汽车中通过CAN这样的昂贵协议连接,其实利用LIN总线就可以方便地将左右车镜和四向仪(可以改变车镜位置的四方向开关)连接起来。在典型的LIN方案中,四向仪是主节点,两个车镜是从节点。四向仪读取按键的状态,将报文发送给相应的车镜。
图2.2 LIN网络在车镜控制上的应用
2.3 仿真方案
首先设计相应的软件,测试系统LIN节点通信功能。考虑到LIN总线本身的目的即为降低成本和高效,在此基础上我设计制作了一个UDP通讯软件,通过传输层设计来模拟LIN总线数据帧以及通过网络实现LIN总线的通信方式。尽管UDP可靠性并不是很高,但是在有些情况下UDP协议可能会变得非常有用,因为UDP具有TCP所望尘莫及的速度优势。其次通过仿真软件,测试多节点通信,以及节点消息互相发送。节点通讯即主从节点之间可以互相发送信息,主节点通过发送含有节点号和器件号的数据,以此达到控制目标器件的效果。再次测试节点间数据协议实现,最后测试整个模块功能。
3 详细设计
3.1 拓扑设计
LIN协议是面向车辆低端分布式应用的一类串行通信协议。LIN设计目标作为CAN的下层网络,同CAN相结合可构成车辆应用中的分层网络结构。LIN补充了当前的车辆内部多重网络,并且为实现车内网络的分级提供了条件,这可以有助于车辆获得更好的性能并降低成本。此次主要设计了LIN总线网络拓扑结构图,并对LIN节点的软硬件(主要是硬件)进行了设计调试,最后连接车身电器试验台进行了测试。
此次设计的车身网络,是将LIN作为CAN系统的下层网络,这里设计了两种总线拓扑结构,第一方案如图3所示。在该方案中,节点主要是按照LIN总线按物理位置设置节点,即物理位置相近的电器元件连接到一个节点控制单元,各元件的信号通过控制单元与LIN总线进行通讯。这种方案成本极低,但是在这种方案中,由于每个从节点上需要实现很多功能,会导致主节点负荷较大,并且节点数过多会导致网络阻抗降低,影响通讯的准确性,所以一般来说我们采用第二种方案。
图3.1 CAN-LIN总线拓扑结构
第二种方案如图4所示,该方案在设计时兼顾了电器设备的功能和位置,主节点包括车灯节点,座椅节点,车门节点,仪表节点和空调节点。仪表节点主要是接收各节点发送的状态及诊断信号,并在显示在仪表板上。其他节点的主节点均为控制节点,接收控制信号,从节点为执行节点,执行从主节点发来的任务,并把主节点需要的信息反馈给主节点。上层网络CAN总线上有5个节点,每一个CAN节点又是下层LIN网络上的主节点。 LIN总线车身系统逻辑控制的仿真设计(8):http://www.751com.cn/jisuanji/lunwen_2446.html