汽车LIN网络解决方案浅析

发布时间:2010-08-04
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  在对所有节点进行集中控制方面,本地互联网络()提供了一种低速率、低成本的实施方法。

  LIN总线是针对低成本应用而开发的汽车串行协议。它对现有网络进行了补充,支持车内的分层式网络。本文讨了几种LIN网络方案,并比较了各个解决方案的优劣势。 

单个LIN网路连接示意图

图1:单个LIN网路连接示意图。  

  LIN总线是针对低成本应用而开发的汽车串行协议,是对现有CAN网络的补充,支持车内的分层式网络。该协议是简单的主/从配置,主要流程在主节点上完成。为了减少成本,从节点应当尽量简单。

  LIN总线是主从协议,总线中的所有数据传输都由主节点发起。现在有两种完全不同的方法可以将数据传输到从节点,即主-从传输(主节点中的从任务传输数据)或从-从传输(主节点发送帧头,从某个从节点传输数据,然后由另一从节点接收该数据)。这两种方法具有不同的优势和劣势。

  LIN协议是时间触发型,不需要总线仲裁,同样可以计算每条信息帧在最差环境的定时。每条信息帧的传输都由主节点上执行的调度表控制。调度表在既定时间传输信息帧帧头。 

2个LIN网络连接示意图

图2:2个LIN网络连接示意图。  

  网络实施

  本节主要介绍单个LIN网络、多个LIN网络和混合CAN/LIN网络的各个方面。

  单个LIN网络(多个门节点)

  在这类网络中,车身控制器模块(BCM)将通过单个LIN网络与其它所有节点相连。如图1所示:

  这类网络有非常直接的结构体系,LIN连接有效地取代了CAN解决方案。虽然LIN协议最初是设计为对CAN进行补充(而不是替换CAN),但是如图1所示的连接可以实现一个简单的LIN解决方案。 

CANLIN混合网络解决方案

图3:CANLIN混合网络解决方案。  

  这还是一个能降低成本的解决方案,因为它不需要任何CAN节点。BCM是LIN 网络的主节点,所有LIN节点都可以接入LIN网络上传输的所有信息。采用该种解决方案,网络上通常拥有5个LIN节点。减少节点数量和定义初始信息传输方法使网络更直接有效。

  但是,制订进度表(定义哪条信息会在网络中以什么顺序出现)比较困难。如果该系统使用从节点--从节点通信,就可以简化进度表的制订过程,因为它把把网络流量减少到最小程度。例如,如果一个车门有任何键盘操作,这时主节点需要作出决策:网络上的任何节点都能在同一个信息帧内做出响应。

  这类网络信息流最短,从而引起的EMC问题最少。同时,流量密度的降低,还有助于减少辐射。此外,由于所有节点都通过单线连接,因而将接头数量减到最少,这样增加了可靠性。 

LIN网络车门解决方案1

图4:LIN网络车门解决方案1。  

  两个LIN网络

  为了克服单个LIN网络的缺点,部分公司开始使用双LIN网络。如图2所示。

  BCM控制两个完全独立的LIN网络,使得制制订进度表变得相对简单,网络灵活性也增强,即使出现撞车事件,大部分网络保持完整性的可能性也很大仍能保持完整状态。同时采用两个完全独立的LIN网络,有利于各个网进行及时通信。

  具备LIN分层结构的CAN

  仅仅依靠LIN不能克服所有的局限。那么,在汽车应用中怎么应用LIN呢?我们在前面的介绍中提到,LIN是作为CAN的补充,而不是彻底替换CAN。图3是CAN/LIN混合网络的解决方案:

  如前所述,通常BCM和四个车门通过一个CAN网络连接。这是目前大量生产商采用的典型方案。这时,每个车门内的高性能控制器(MCU),如常见的飞思卡尔HC908AZ60A, 直接控制车窗和车镜。

  采用LIN结构实现车门功能,就可以选择规格更小的MCU(如HC908GZ16),它除了能为BCM通信提供必要的CAN接口,还有足够的资源去控制单个LIN网络。在本例中,驾驶员车门MCU除了是BCM 的CAN 接口,还是控制后视镜、键盘、锁和车窗升降等操作的LIN网络的主节点。

  这样做虽然会增加车门内的MCU,但如果对MCU和LIN状态机进行合适的选择,就可以获得功能更强大、更灵活的分布式系统。 

LIN网络车门解决方案2

图5:LIN网络车门解决方案2。

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