引言
隨著汽車智能化程度的提高和迅速升級換代的需要,，汽車電子網(wǎng)絡(luò)正在由集中式控制向link" href="http://forexkbc.com/tags/分布式控制" title="分布式控制" target="_blank">分布式控制發(fā)展,。LIN總線作為CAN總線的有效補充，以低速率和低成本的實現(xiàn)有效解決了分布式控制帶來的成本增加問題,。在筆者研制的車身分布式控制系統(tǒng)中,，采用CAN總線和LIN總線連接各個控制單元，完成單元之間的數(shù)據(jù)交換,，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,。

 
                                                      圖1 車身控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
該車身控制系統(tǒng)包括車燈模塊、車門模塊,、車內(nèi)模塊,、控制面板模塊和儀表盤模塊，分別完成對相應(yīng)負載的控制和監(jiān)測,，同時通過CAN總線完成數(shù)據(jù)交換,。其中車燈模塊和車門模塊基于CAN/LIN總線以分布式的形式實現(xiàn)。本文重點論述的是LIN協(xié)議的實現(xiàn),。
LIN協(xié)議分析和狀態(tài)機的設(shè)計
有限狀態(tài)機是由一組狀態(tài),、一個起始狀態(tài)、輸入以及將輸入與當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)換為下一個狀態(tài)的轉(zhuǎn)換函數(shù)所組成,，它是一個特殊的有向圖,，包括一些狀態(tài)節(jié)點和連接這些狀態(tài)的有向弧。對特定的狀態(tài)機而言,，首先要建立一些有效的狀態(tài),，然后設(shè)計相應(yīng)的算法完成狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。
一個完整的LIN幀由間隔場,、同步場,、PID、數(shù)據(jù)場以及校驗和場組成,，LIN協(xié)議驅(qū)動器要實現(xiàn)的便是依序完成間隔場和同步場的檢測,、ID的發(fā)送和接收、數(shù)據(jù)場字節(jié)的發(fā)送和接收,，最后完成校驗,。狀態(tài)機形式與LIN協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范的定義相吻合，可以通過建立相應(yīng)的狀態(tài)來描述相應(yīng)的場從而描述整個
LIN幀,，且可以通過監(jiān)控當(dāng)前狀態(tài),，按照當(dāng)前接收到的字節(jié)切換其狀態(tài)，從而以狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方式依序完成各個場的發(fā)送和接收,。設(shè)計以下幾個狀態(tài)：IDLE,、BREAK、SYNBYTE、IDENTIFY,、TRANCEIVE和
CHECKS UM,，設(shè)置標志位state反映LINdriver的狀態(tài)，idle,，pendin g,，succe ss，當(dāng)處于LIN正確通訊的中間狀態(tài)時,，state=pending,，當(dāng)LIN通訊失敗，state=idle,，當(dāng)完成一次完整的LIN通訊,，state=success。
狀態(tài)的監(jiān)控和轉(zhuǎn)換是在UART接收中斷服務(wù)程序中實現(xiàn)的,。因為LIN總線采用單根線通信,，UART外接LIN物理層收發(fā)器，所以當(dāng)UART發(fā)送的總線數(shù)據(jù)和接收到的總線數(shù)據(jù)一樣時,，UART接收到的數(shù)據(jù)便是UART發(fā)送的數(shù)據(jù),，在接收中斷服務(wù)程序中完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換算法，如圖2,。通過判斷當(dāng)前狀態(tài)和接收到的數(shù)據(jù)切換LINdriver的狀態(tài),，同時更新標志位。

                                                                     圖2 LIN協(xié)議狀態(tài)機
軟件設(shè)計
軟件設(shè)計流程如圖3所示,。首先進行初始化,，主要包括UART模塊的初始化和I/O腳初始化，設(shè)置波特率,，使能接收中斷，設(shè)置LIN物理層收發(fā)器相應(yīng)I/O腳方向及電平,，然后在UART接收中斷服務(wù)程序中以狀態(tài)機的形式完成LIN通訊,。下面結(jié)合LIN幀結(jié)構(gòu)和LINdriver的狀態(tài)轉(zhuǎn)換對該狀態(tài)機算法進行闡述。

 
                        圖3 軟件流程圖
LIN幀以間隔場起始的,，LIN- driver的起始狀態(tài)為IDLE,，此時state=idle。間隔場是一個13位0的場,，引起接收中斷同時置位UART模塊的frameerror位,，在UART接收中斷服務(wù)程序中，判斷接收到的數(shù)據(jù)為0x00且frameerror標志位為1時,，便認為接收到了間隔場,，這時LINdriver從IDLE切換到BREAK，state=pending。
同步場是一個0x55的字節(jié),，當(dāng)前狀態(tài)為BREAK時,，如果接收到的數(shù)據(jù)為0x55，LINdriver切換為SYNBYTE,，state=pending保持不變,，否則切換為IDLE，state=idle,；PID是帶奇偶校驗的ID,，它以低6 位 ID0-ID5表示ID，高兩位P0,、P1是對 該ID的奇偶校驗,，當(dāng)前狀態(tài)為SY NBYTE時，收到的數(shù)據(jù)便為PID,。首先按照奇偶校驗算法對PID進行校驗,，校驗通過再按照應(yīng)用層協(xié)議對該PID進行過濾，過濾成功則LINdriver切換為TRANCEIVE,，校驗失敗或者過濾失敗則LINdriver返回IDLE,，state=idle；當(dāng)前狀態(tài)為TRANCEIVE時,，接收到的數(shù)據(jù)便是數(shù)據(jù)場中字節(jié),，當(dāng)數(shù)據(jù)接收完畢，LINdriver切換為CHECKSUM,。當(dāng)前狀態(tài)為CHECKSUM時,，接收到的數(shù)據(jù)便為校驗和場，校驗成功,，便置state=success,，表示成功地完成了一次LIN通訊，這時數(shù)據(jù)場中的數(shù)據(jù)是有效的,，可以用于應(yīng)用程序,；校驗失敗表示LIN通訊失敗，數(shù)據(jù)場中數(shù)據(jù)無效,。
結(jié)語
本文針對普通單片機,，借助于其片上UART，以狀態(tài)機的形式實現(xiàn)了LIN協(xié)議驅(qū)動,，降低了LIN的實現(xiàn)成本,，運行可靠穩(wěn)定，符合LIN總線以低成本作為CAN總線有效補充的初衷,。