【技术】20kbps低速率车载总线LIN协议实现汽车通讯

2017-08-09 世强 木木

LIN ( Local Interconnect Network 局部互联网) 是面向汽车低端分布式应用的低成本、低速率(20kbps)、串行通信总线,优越的性价比,简化的通讯协议,使其在汽车总线中占有一席之地。


要满足汽车LIN通讯的需求并不容易,笔者推荐瑞萨电子新一代RL78/F12系列车规级16位MCU R5F1096E,其支持LIN总线通讯,支持LIN自动波特率工作模式,20PIN SSOP小封装,已被广泛的运用在汽车车载控制器上。


但是车载总线LIN究竟是怎样的协议,对主控制器芯片又有什么样的需求,应用场合下芯片的LIN通讯应该支持哪些功能?相信很多人刚接触LIN总线时都有这样的疑问,我会给大家做个简单的介绍。


1)LIN接口由两部分组成:协议控制器和线路接口。

• 协议控制器集成在主芯片R5F1096E上,

• 线路接口将LIN单线的信息分成发送和接收两部分,在主芯片和LIN总线之间充当媒介。


2)LIN总线融合了I2C和RS232的特性:

数据结构像RS232那样通过起始位和停止位标识出每一个字节。电平传输同I2C的结构比较类似,总线通过电阻上拉到高电平,每个节点都可以控制总线拉低。


3)LIN总线中的主节点控制总线访问,从节点只是应答主节点的命令。主节点在报文帧的头部发送同步间隙,标记报文帧的开始。从节点在同样的波特率设定基础上,根据此间隙与总线同步,无需专门的时钟同步装置,降低硬件成本如下图1。瑞萨芯片R5F1096E 支持LIN自动波特率方式,根据同步场的时间算出主节点的工作波特率,无需手动设定,自适应能力强,容错率高。


图1:LIN通讯协议图



车载总线在满足通讯的基本要求上,对报文滤波和错误处理上有相应的要求:

1)报文滤波:

要求各个节点仅对符合自身标识符的报文进行响应,这部分可通过判断接收到的ID信息,在软件上实现。非本节点ID的报文放弃响应,属于本节点ID报文,则响应命令,发送数据等待主节点回应。芯片R5F1096E的UF0ID寄存器用来存储接收到的ID数据。


2)LIN 错误和异常处理:

这部分是通讯中极重要的,需要和汽车厂家的诊断仪配合工作,涉及到大量的软件代码,影响产品的直观性能。一个优秀的诊断处理,需要对各种可能出现的异常进行辨别和处理,并反馈数据给诊断仪,应答诊断仪发出的处理措施。


3)LIN总线有6种常见的错误:

位错误、校验和错误、标识符奇偶错误、同步场错误、从机无响应错误,总线无活动错误。这里有个比较大的误区:通常来讲错误的界限在于主节点,而从节点仅对能够正常接收的报文才会辨别错误,因此仅位错误,校验和错误,标识符奇偶错误可以被从节点判断到,其它均需要主节点来进行判断。瑞萨的R5F1096E芯片在支持以上几种错误检测的同时,还支持帧格式和应答准备错误来协助工程师定位LIN通讯错误的来源。


综上所述,车载LIN通讯小巧而功能强大,需要有相应的主芯片来配合完成,需要同步机制,滤波ID,以及通讯错误处理的功能。在完成这些功能的基础上,就可以充分发挥它的优点。


瑞萨R5F1096E MCU的其它特性:

• 32MHz运行(支持宽电压1.6V至5.5V 105°C)

• 1.27DMIPS/MHz

• 硬件乘除法器/MAC /DIV

• 0.57uA @32.768kHz HALT模式,RTC、WDT、LCD工作

• 0.23uA @STOP模式,RTC、WDT、LCD不工作

• 高速片上振荡器(±1.5%在-40至105°C温度范围)

• 片上调试功能

• 2ch UART&1ch I2C

• 20PIN SSOP小封装

• 内置硬件RTC


相关技术文档:
Renesas RL78/F12系列16 bit MCU 硬件用户手册 详情>>>


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    收藏一下,明年的项目可能用的到
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