原创 Freescale LIN总线应用开发平台

       在汽车电子系统中，主要存在如图1所示的几种网络协议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，而D2B和MOST主要应用于汽车娱乐（图像和语音）的传输和控制

       就车身控制而言，主要的应用基于CAN/LIN总线协议基于CAN总线车身控制，在汽车电子上已经有广泛的应用随着车上总线节点的增加及高性能系统向中低档汽车的发展，CAN总线相对较高的实现成本就成为一种障碍因此LIN总线随之产生由于LIN硬件的实现是基于普通的串行通信接口（SCI），甚至在子节点中可以用普通I/O口加上定时器进行模拟，所以其实现成本较低LIN的目标应用是不需要CAN的性能、带宽及复杂性的低端系统通常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（图2）当然，由于其成本较低，也可以独立用于不是特别复杂的车身控制网络中
  

      为了加速基于LIN总线控制系统的开发周期，Freescale半导体公司开发了LIN开发平台（LIN DEMO）LIN DEMO系统提供了完整的软件和硬件，其中，软件包括标准的LIN底层驱动软件和LED显示的应用软件用户可以在此平台上很快的搭建起LIN控制网络 

       LIN DEMO应用系统

       DEMO节点
  

       LIN DEMO（图3）由2个主节点（9S12C32和MC68HC908GZ60）和4个从节点（MC68HC908GR60、MC68HC908EY16、MC68HC908QY和MC68HC908QL组成每个LIN节点上，都提供了调试和编程接口（BDM接口（16位单片机）和CYCLONE/Multilink08接口（8位单片机）），同时每个节点还有1个RS232的串口，可以和PC通信主节点有两种工作模式，两种模式的切换由1个转换开关来控制

       LIN总线睡眠模式（此模式下，与主节点相连的所有从节点都处于睡眠模式，主节点不发送任何帧头）

       LIN总线工作模式（此模式下，主节点发送帧头，LED灯用来显示从节点LED的状态）

       LIN总线工作模式下，主节点LED显示LED状态有变化的从节点LED状态每个从节点有4个LED灯，这些灯的状态可以通过1个单片机的键盘中断引脚来改变主节点有8个LED灯，其中的右边（低位）4个LED用来显示从节点LED灯的状态，另外的左边（高位）4个LED灯用来从节点的类型和ID号，其中2个用来显示节点类型（GR、EY、QY和QL），另外2用来显示和此从节点类型相匹配的节点ID号最低的两位
   

       这样主节点上左边（高位）4个LED为i*16的高4位同时，主节点上右边（低位）4个LED用来显示从节点LED的数值（同样次序的LED灯亮）
   

       所有的从节点可以在不断电情况下加入或者脱离总线当监测到有新的从节点加入，主节点从0到7清除主节点的LED，然后把该节点存入主节点LED的显示序列当监测到有节点脱离总线时候，主节点从7到0清除主节点的LED，然后从主节点LED的显示序列去掉该从节点 PCB设计网
   

       正常工作模式下，复位后，每个从节点响应对于该从节点ID（可以重新配置）的主接点帧头，响应的数据定义为2个字节按动从节点上的开关，可以增加从节点上LED的值（从1到15，除去全为零的情况）当从节点上的LED值变化之后，主接点上的LED的右边（低位）4个LED将显示对应从节点上LED的值
   

       在模式配置模式下，用户可以改变从节点的ID从节点的LED用来显示本节点的ID号从节点上第一位的LED点亮，表示XXXXXX00；第二位的LED点亮，表示XXXXXX01；第三位的LED点亮，表示XXXXXX10；第四位的LED点亮，表示XXXXXX11
  

       当所有的从节点连接到主节点并且工作正常的时候，通过拨动主节点上的1个开关，我们可以很容易的让从节点进入睡眠状态拨动此开关到OFF档，5秒钟以后，GR60和EY16就进入了睡眠（QY4不支持此操作）

DEMO硬件结构

        图4是MC68HC908EY16的基本电路原理图，它包含了LIN节点和3个跳线值得注意的是，这些跳线只是在对芯片编程和调试的时候用到对芯片编程和调试时，需要用到Freescale的开发工具（MULTILIN08/12、CYCLONE08），通过这些工具再和PC相连完整的电路图，还包括一些编程接口和双排接口（连接MCU的引脚到其他的应用中）
   

        基本的LIN节点电路图比较简单，主要包括MCU，LIN物理层接口和1个5V的电压调节器本电路中，物理层接口用MC33399，电压调节器用的是LT1121，可以被Freescale一颗新的系统基础芯片（SBC）所替换MCU允许MC33399控制电压调节器当LIN总线上没有任何活动时，MC33399控制电压调节器LT1121停止工作，从而使MCU掉电，使LIN从结点进入睡眠状态，整个从节点的静态电流将小于50微安在从结点的电路板（除去QY4）上，我们可以看到所有的LED灯都关闭了（程序的最初设计，使得当MCU上电后，总是有1个LED灯是亮）
   

       其他节点得电路图和MC68HC908EY16的差不多48脚的GR60主要是用于一些高端应用的LIN节点中，但是GR60没有内部时钟，需要外接1个时钟GZ60和GR60比较接近，但是，GZ60主接点上多出了1个MC33388的CAN接口C32是16位单片机，和8位单片机相比，它有了BDM模块，相对于8位单片机的MULTILINK接口，调试简单了很多

                                                               DEMO软件结构
       1.主节点的软件结构

       主节点的软件流程图见图5在单片机和LIN驱动程序初始化以后，通过主节点PCB板上的1个开关，调整LIN是否被允许工作如果睡眠，主节点上的LED灯会关闭；如果LIN总线工作，则主函数Main将会周期的发送帧头到从节点所有的ID号（如表1）在idList[16]中定义如果函数LIN_MSG_STATUS（）显示有对应于帧头的特定ID，从节点有反应，则反馈回来的数据被读取，同时，检查idActiveList[16]判断这是否为新的LIN从节点，如果是，则idActiveList[16]对应的位置1，然后NewNode（）函数被执行，节点的LED灯显示有新的节点加入
  

       如果对应于帧头的特定ID，从节点没有反馈，则检查idActiveList[16]判断对应的位置是否为1，如果为1，则表明有节点被除去同时，LostNode（）函数执行，节点的LED灯显示有节点丢失

       2.从节点的软件结构
  

       首先，配置寄存器（CONFIG），I/O寄存器和定时器寄存器初始化初始化完成后，进入主程序While（1）循环对GR60和EY16，程序中的定时由时间基准模块来实现（TBM）由于QY4没有时间基准模块（TBM），所以程序中的定时由定时器来实现由于不同的从节点上，时钟不一样，所以每个从节点执行完1个主程序程序环的时间也不一样程序中我们用#Define定义了2个时间周期：按一次开关的时间（按下和跳起，60毫秒）和持续按住开关的时间（3秒）对于第3个定时（LIN总线持续5秒没有活动，则进入睡眠）在文件Slave.cfg中定义

       图6是LIN从节点的主软件结构当完成初始化工作，进入主循环之后，如果LIN总线5秒钟没有活动，则进入睡眠状态；如果由，则查看按键（开关）的类型判断是进入ID节点的配置模式，还是进入正常模式如果是正常模式，则将数据（DATA）写入LED，若进入ID节点配置模式，则配置ID，然后将ID写入LED

表1

表2

                                                              表3
  

        图7是按键软件流程图首先判断按键有没有被按下，如果有则计算按键被按下的时间如果按键按下的时间超过3秒，则进入节点ID配置模式（从0到4，然后再到0，反复进行）；如果按键按下的时间为60毫秒，则数据（DATA）加1，然后用这个数据给LED显示，同时反馈给主节点（主节用LED显示此数据）

       3．LIN底层驱动软件
   

       前面的两个小节我们讲到了应用软件本小节将对LIN底层的驱动函数作一个介绍首先是数据类型（表2），主要的数据类型是无符号8位数，惟一的一个16位数，用来给地址变量（指针）在驱动函数中，主要用到的常量有两种，一种用来标示LIN总线的驱动状态（表3），一种用来表示LIN传输过程中消息帧的状态（表4）由于篇幅有限，与作者联系可获得免费的软件源程序

      总结
   

       Freescale的LIN节点通信演示平台，提供了一个很好的LIN控制开发平台用户可以基于此LIN控制开发平台的软件（驱动程序）和硬件非常简单的编写自己的应用程序（利用CODEWARRIOR集成开发环境），然后利用此平台的底层驱动软件和硬件环境，利用与PC相连的通信接口，烧写程序，并进行调试

      参考文献

     1 Motorola Inc.，MC68HC908EY/D，09/2003.
     2 Motorola Inc.，MC68HC908QY/D，09/2003.
     3 Motorola Inc.，MC68HC908GZ/D，09/2003.
     4 Motorola Inc.，MC68HC908GR/D，09/2003.
     5 Motorola Inc.，MC9S12C32，2003.
     6 LIN Protocol 1.3.
     7 AN2573/D，2003.
     8 AN2396/D，2003.