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),，然后設計相應的算法完成狀態(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,，可以通過建立相應的狀態(tài)來描述相應的場從而描述整個
LIN幀，且可以通過監(jiān)控當前狀態(tài),，按照當前接收到的字節(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,。設計以下幾個狀態(tài)：IDLE、BREAK,、SYNBYTE,、IDENTIFY、TRANCEIVE和
CHECKS UM,，設置標志位state反映LINdriver的狀態(tài),，idle，pendin g,，succe ss,，當處于LIN正確通訊的中間狀態(tài)時，state=pending,，當LIN通訊失敗,，state=idle，當完成一次完整的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),，在接收中斷服務程序中完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換算法,，如圖2。通過判斷當前狀態(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
軟件設計
軟件設計流程如圖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,，設置波特率，使能接收中斷,，設置LIN物理層收發(fā)器相應I/O腳方向及電平,，然后在UART接收中斷服務程序中以狀態(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),，當數(shù)據(jù)接收完畢,，LINdriver切換為CHECKSUM。當前狀態(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,。