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车内系统的本地互连网-LIN

车内系统的本地互连网-LIN

2006/12/4 9:05:00
汽车电子行业最大的热点之一是网络化。为了提供安全、可靠和舒适的车内系统,汽车制造商们将使用更多的嵌入式控制器。而这一发展趋势使得CAN,LIN, MOS下等网络总线在汽车中的应用日趋升级。同时,车内通信系统也变得非常重要,汽车制造商试图采用本地互连网(LIN)和控制器局域网(CAN)将车内各个控制单元互连起来,从而满足市场需要。 长期以来,许多大的汽车生产商采用的是对汽车所有节点进行集中控制的解决方案。这些采用集中控制的节点负责为车窗升降、锁门和车镜位置调整等几种用户操作提供接口和控制。过去,这些采用集中控制的节点基于高性能的MCU,这个MCU负责处理模块中的各种功能。模块通常通过CAN总线连接。虽然该方法能够解决大量联网问题,但同时也导致基础结构太过复杂、速率要求过高。 汽车行业的发展趋势对生产商提出了更高要求。创新和功能增强一直是竞争市场的驱动因素:在现有平台上实施这些几功能己变得越来越困难。增强各个集中控制节点的MCU功能是解决问题的一个途径,但是,MCU规格增大、互连数量增加、缺乏灵活性等问题最终会导致效率降低。还有一种方法便是降低集中控制的集成度,将部分功能移植到更小,更可靠的节点。本地互联网络(LIN)是实现该目的的理想网络,可以提供一种低速率、低成本的实施方法。 LIN概况 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CAN网络进行了补充,支持车内的分层式网络。本协议是简单的主/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。 使用LIN协议的信息传输定时是可以预测的。该协议是时间触发型,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。 网络实施 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网络与其他所有节点相连。这类网络具有非常直接的结构体系,LIN连接有效地取代了CAN解决方案。这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。 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。由于所有节点都通过单线连接,接头数量减到最少,这样增加了可靠性。 两个LIN网络(左边和右边) 双LIN网络是为了克服单个LIN网络的缺点而产生的。BCM控制两个完全独立的LIN网络,使得制定调度表变得相对简单,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,有利于各个网络准时进行通信。 但是,这个方法仍然有几个缺点。首先,各个节点智能没有降低,仍然需要高性能的MCU。其次,尽管信息定义变得更简单,但两个网络之间的信息交换变得困难,有时比较慢。在这种配置中,虽然键盘作为LIN节点配置在网络右侧,但键盘的大量功能却需要左手方网络控制,这会导致响应时间延迟的问题。 具备LIN分层结构的CAN仅仅依靠LIN不能克服所有的局限。LIN是作为CAN的补充,而不是彻底替换CAN。右图是CAN/LIN混合网络的解决方案。 通常BCM和4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Freescale 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),其除了能为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。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。 随着汽车的一些智能控制功能转移到最小的节点中,对满足这样要求的小而可靠的微处理器的需求越来越多。LIN网络方案使大量节点之间的互连变得简单、经济高效,因此是理想的解决方案。通过在车内引入规格更小的单独模块,汽车生产商能够迅速修改其标准产品平台,去迎合客户的需求。 飞思卡尔是业内首批量产LIN物理层芯片的供应商之一,也是首个推出带有重要的波形整形电路(这对降低电磁辐射至关重要)的LIN物理层芯片供应商之一。同时,飞思卡尔提供高级智能分布式控制(IDC)设备,来满足市场对支持局域互连网络(LIN)的产品的日益增长的需求。飞思卡尔的MM908E621/22/26系统封装(Sip)设备将LIN物理层与高性能HC908闪存微处理器(MCU)和SMARTMOS模拟集成电路(IC)结合在一起,使设计工程师能够轻松集成动力和控制系统。 信息来源于:汽车电子网
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