基于M68HC08的LIN節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、基于m68hc08的lin節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)隨著業(yè)的飛快進(jìn)展，車輛上的裝置越來越多，電子裝置之間的控制也越來越復(fù)雜。傳統(tǒng)的布線銜接方式，不僅使線束變得越發(fā)粗壯、質(zhì)量增強(qiáng)，使車內(nèi)可利用的空間變小，且因?yàn)榫€路復(fù)雜，故障率增強(qiáng)，還會(huì)給修理帶來很大的不便。通過車用現(xiàn)場技術(shù)建立車身控制局域網(wǎng)，對汽車電子裝置、電器設(shè)備舉行管理和控制，實(shí)現(xiàn)分布式多路傳輸，大大簡化汽車的線束，減輕線束的質(zhì)量，提高了系統(tǒng)工作的牢靠性、穩(wěn)定性。lin(local interconnect network)是由汽車廠商特地為汽車開發(fā)的一種低成本串行通信網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制，其主要目的是為現(xiàn)有的汽車控制網(wǎng)絡(luò)can(c

2、ontrol area network)提供輔助功能。在對通信要求低的場合，諸如智能和制動(dòng)裝置之間的通信，用法lin總線可大大降低成本。 lin總線介紹lin是一個(gè)串行通訊協(xié)議，它有效地支持汽車應(yīng)用中分布式機(jī)械電子節(jié)點(diǎn)的控制。lin總線控制方式是帶單主機(jī)節(jié)點(diǎn)和一組從機(jī)節(jié)點(diǎn)的a 類1.1 lin總線特點(diǎn)(1) 采納低成本單線12v舉行數(shù)據(jù)傳輸，線的驅(qū)動(dòng)和接收特性符合改進(jìn)的is09141單線標(biāo)準(zhǔn)；(2) 傳輸速率可達(dá)20kbits；(3) 采納單主多從結(jié)構(gòu)，不需要總線仲裁，由主節(jié)點(diǎn)來控制總線的拜訪；(4) 基于通用uartsci的硬件接口，可用法低成本的工藝實(shí)現(xiàn)，幾乎全部的微控制器都有l(wèi)in必須的

3、硬件；(5) 從節(jié)點(diǎn)不需要晶振或陶瓷就可實(shí)現(xiàn)自同步，從而削減了從節(jié)點(diǎn)的硬件成本；(6) 能保證最差情況下信號(hào)傳送的等待時(shí)光，可避開總線拜訪矛盾。1.2 lin總線通信機(jī)制lin總線是基于sci(uart)數(shù)據(jù)格式，采納單主控制器多從設(shè)備的模式，僅用法一根12v信號(hào)總線。一個(gè)lin網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)、一個(gè)或多個(gè)從節(jié)點(diǎn)組成。全部節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)從通訊任務(wù)，該通訊任務(wù)按功能分為發(fā)送任務(wù)和接收任務(wù)。主節(jié)點(diǎn)還有一個(gè)主發(fā)送任務(wù)，一個(gè)lin網(wǎng)絡(luò)上的通訊總是由主發(fā)送任務(wù)所發(fā)起的。主控制器發(fā)送一個(gè)起始報(bào)文，從控制單元在接受并且濾除消息標(biāo)記符后，一個(gè)從任務(wù)被激活并且開頭本消息的應(yīng)答。1.3 lin報(bào)文幀報(bào)文幀由主機(jī)任務(wù)

4、向從機(jī)任務(wù)傳送同步和標(biāo)識(shí)符信息，并將一個(gè)從機(jī)任務(wù)的信息傳送到全部其他從機(jī)任務(wù)。主機(jī)任務(wù)位于主機(jī)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部，它負(fù)責(zé)報(bào)文的時(shí)間表、發(fā)送報(bào)文頭（header）。從機(jī)任務(wù)位于全部的（即主機(jī)和從機(jī)）節(jié)點(diǎn)中其中一個(gè)主機(jī)節(jié)點(diǎn)或從機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文的響應(yīng)（response）。一個(gè)報(bào)文幀（圖1）是由一個(gè)主機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的報(bào)文頭和一個(gè)主機(jī)或從機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的響應(yīng)組成。報(bào)文幀的報(bào)文頭包括一個(gè)同步間隔場（synch break field）、一個(gè)同步場（synch field）和一個(gè)標(biāo)識(shí)符場。報(bào)文幀的響應(yīng)（response）則由3個(gè)到9個(gè)字節(jié)場組成:2、4或8字節(jié)的數(shù)據(jù)場（data field）和一個(gè)校驗(yàn)和場（checksum f

5、ield）。字節(jié)場由字節(jié)間空間分隔。報(bào)文幀的報(bào)文頭和響應(yīng)是由一個(gè)幀內(nèi)響應(yīng)空間分隔，最小的字節(jié)間空間和幀內(nèi)響應(yīng)空間是0。圖1 lin報(bào)文幀2 lin節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)2.1 m68hc08系列芯片簡介motorola 的m68hc08是一種高性能的8位系列，具有速度快、功能強(qiáng)和價(jià)格低等特點(diǎn)。它的cpu與m68hc05單片機(jī)向上兼容，具有16位變址寄存器和堆棧指針，有200余條命令和10余種尋址方式，最快命令周期僅為0.125s。2.2 lin主節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用m68hc08系列的mc68hc908gz32作為lin主節(jié)點(diǎn)的，其原理2所示。選用mc68hc908gz32，主要由于它具有如下其特點(diǎn)：

6、3;32 kbytes flash，1536 bytes ram·8-mhz內(nèi)部總線頻率·豐盛的io資源·兩個(gè)雙通道16bit定時(shí)接口模塊（tim）·一個(gè)mscan08 (motorola 可升級(jí)的can)控制器模塊·一個(gè)串行外圍接口（spi）模塊·一個(gè)增加型串行通信接口（esci）模塊esci模塊可以使mcu和外圍設(shè)備及其它mcu異步通信，故它可以作為lin的主結(jié)點(diǎn)。因?yàn)閙c68hc908gz32內(nèi)部帶有can控制器（mscan08），因此它除了能夠作為lin的主節(jié)點(diǎn)，還可以作為can/lin網(wǎng)關(guān)。本設(shè)計(jì)選用64腳qfp封裝的gz3

7、2芯片，vdd,vdda,vddad均由5v供電，txd、rxd引腳分離接lin的（tja1020）的txd、rxd引腳，經(jīng)過收發(fā)器lin引腳出來的信號(hào)就是12v的lin信號(hào)了。gz32的canrx與cantx引腳分離接can收發(fā)器（tja1050）的rxd和txd，經(jīng)過收發(fā)器canl和canh引腳出來的就是具有差分信號(hào)的can信號(hào)。gz32其它的大部分引腳都可以做i/o口用法，滿足車身電器控制的需要。圖2 lin主節(jié)點(diǎn)的電路原理圖主節(jié)點(diǎn)可以采納查詢或中斷的方式發(fā)送主機(jī)任務(wù)，本設(shè)計(jì)采納中斷的方式發(fā)送主機(jī)任務(wù)。首先發(fā)送同步間隔（13個(gè)bit的顯性電平加1個(gè)bit的隱性電平），gz32里面特地用中

8、止位（sbk）來發(fā)送同步間隔。將寄存器scc2中的發(fā)送中止位sbk置1即會(huì)裝載中止符（全0）置發(fā)送移位寄存器，再將sbk置0，移位寄存器中止最后一個(gè)中止符且起碼發(fā)送1個(gè)規(guī)律1，構(gòu)成13個(gè)bit的低電平和1個(gè)bit的高電平。同步間隔是區(qū)分全零數(shù)據(jù)字節(jié)的關(guān)鍵，必需根據(jù)這種方式發(fā)送才干把它與全零字節(jié)區(qū)分開來。然后根據(jù)sci串行格式發(fā)送同步場0x55和標(biāo)記符場。假如主節(jié)點(diǎn)還有從機(jī)發(fā)送任務(wù)，還需要根據(jù)sci串行格式發(fā)送數(shù)據(jù)場和校驗(yàn)和場。2.3 lin從節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用m68hc08系列的mc68hc908ql4作為lin從節(jié)點(diǎn)的mcu，其電路原理圖3所示，選用mc68hc908ql4，主要由于其具有如

9、下特點(diǎn)：·4096 bytes flash, 128 bytes ram·5-v 和 3.3-v 工作·5 v時(shí)內(nèi)部總線頻率為8-mhz ，3.3 v 時(shí)為4-mhz·一個(gè)雙通道16bit定時(shí)接口模塊（tim）·13個(gè)雙向輸入輸出口，1個(gè)只輸入口·一個(gè)lin從機(jī)接口控制器（slic）模塊slic模塊用來提供lin總線上從機(jī)的連通性，與通用i/o口分享其引腳。它有以下特點(diǎn)：·自動(dòng)的波特率設(shè)置和lin信息幀同步·自動(dòng)識(shí)別和確認(rèn)lin信息的同步間隔和同步場·自動(dòng)計(jì)算校驗(yàn)和場和確認(rèn)錯(cuò)誤報(bào)告·無錯(cuò)誤的狀況

10、下每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)lin信息幀可有最多2個(gè)中斷·高速的lin可以從83.33 kbps 到 120.00 kbps本設(shè)計(jì)選用16腳tssop封裝的ql4芯片，vdd接5v電源，slctx、slcrx引腳分離接lin的收發(fā)器（tja1020）的txd、rxd引腳。經(jīng)過收發(fā)器lin引腳進(jìn)來12v的lin信號(hào)，經(jīng)過收發(fā)器轉(zhuǎn)換成5v的接受和發(fā)送信號(hào)，分離傳到ql4的接受和發(fā)送引腳。圖3 lin從節(jié)點(diǎn)電路原理圖從節(jié)點(diǎn)在初始化完成后，其它操作都在中斷里面完成。slic狀態(tài)向量寄存器（slcsv）提供一個(gè)索引偏移量挺直反映lin模塊當(dāng)前的工作狀態(tài)，它可以和用戶提供的跳轉(zhuǎn)表一起用來迅速進(jìn)入一個(gè)中斷服務(wù)子程序

11、。lin模塊的全部狀態(tài)在slcsv里面都有相應(yīng)的值對應(yīng)，其值不僅反映lin模塊狀態(tài)的索引偏移量，還反映中斷的優(yōu)先級(jí)。3 lin節(jié)點(diǎn)在車身控制中的應(yīng)用示例“長安之星”sc6350汽車是長安公司推出的具有轎車性能的微型客車，其車身電器包括：前后車燈、雨刮電機(jī)、升降車窗、中控門鎖、空調(diào)、車身儀表等，共達(dá)近百個(gè)。由于用電器比較多，主體設(shè)計(jì)采納can/lin結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)方式，根據(jù)用電器的就近原則，將囫圇車身網(wǎng)絡(luò)分成五個(gè)部分，4所示。圖4 長安sc6350車身網(wǎng)絡(luò)圖汽車前端放置凹凸速can網(wǎng)關(guān)（采納mc9s12dg128微控制器），其高速can與對信號(hào)的傳輸實(shí)時(shí)性要求很高的用電器如amt、abs、engin

12、e相連，其低速can與組合開關(guān)和大部分用電器的開關(guān)相連。汽車前面兩側(cè)放置兩塊gz32電路板，它控制汽車前面兩側(cè)的車燈和一些電機(jī)，同時(shí)它還作為lin網(wǎng)絡(luò)中的lin主節(jié)點(diǎn)。lin網(wǎng)絡(luò)從節(jié)點(diǎn)（ql4電路板）放置在汽車后面兩側(cè)，控制汽車后面的車燈和電機(jī)。因?yàn)槠嚭蟛康挠秒娖鞅容^少，需要用法的i/o口就比較少，正巧符合ql4 i/o口比較少的特點(diǎn)。長安sc6350汽車后部的用電器包括后左轉(zhuǎn)向燈、后右轉(zhuǎn)向燈、后左霧燈、后右霧燈、左后制動(dòng)燈、右后制動(dòng)燈、駐車制動(dòng)指示燈、左牌照燈、右牌照燈、后刮水電機(jī)、后除霜器等。我們將它們分成左右兩組，分離接到兩側(cè)的ql4電路板上。gz32發(fā)送報(bào)文頭和響應(yīng)場，ql4接收主機(jī)發(fā)送的lin報(bào)文幀，將數(shù)據(jù)場各bit所攜帶的信息提取出來，驅(qū)動(dòng)車燈和電機(jī)。因?yàn)橛秒娖鞅容^少，數(shù)據(jù)場只需要2個(gè)字節(jié)就足夠。數(shù)據(jù)場的字節(jié)分配5所示，各個(gè)b