基于有限狀態(tài)機(jī)在LIN總線(xiàn)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

1、    基于有限狀態(tài)機(jī)在LIN總線(xiàn)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用隨著汽車(chē)智能化程度的提高和迅速升級(jí)換代的需要，汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)正在由集中式控制向分布式控制發(fā)展。LIN總線(xiàn)作為CAN總線(xiàn)的有效補(bǔ)充，以低速率和低成本的實(shí)現(xiàn)有效解決了分布式控制帶來(lái)的成本增加問(wèn)題。在筆者研制的車(chē)身分布式控制系統(tǒng)中，采用CAN總線(xiàn)和LIN總線(xiàn)連接各個(gè)控制單元，完成單元之間的數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1車(chē)身控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖該車(chē)身控制系統(tǒng)包括車(chē)燈模塊、車(chē)門(mén)模塊、車(chē)內(nèi)模塊、控制面板模塊和儀表盤(pán)模塊，分別完隨著汽車(chē)智能化程度的提高和迅速升級(jí)換代的需要，汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)正在由集中式控制向分布式控制發(fā)展。LIN總

2、線(xiàn)作為CAN總線(xiàn)的有效補(bǔ)充，以低速率和低成本的實(shí)現(xiàn)有效解決了分布式控制帶來(lái)的成本增加問(wèn)題。在筆者研制的車(chē)身分布式控制系統(tǒng)中，采用CAN總線(xiàn)和LIN總線(xiàn)連接各個(gè)控制單元，完成單元之間的數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 車(chē)身控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖該車(chē)身控制系統(tǒng)包括車(chē)燈模塊、車(chē)門(mén)模塊、車(chē)內(nèi)模塊、控制面板模塊和儀表盤(pán)模塊，分別完成對(duì)相應(yīng)負(fù)載的控制和監(jiān)測(cè)，同時(shí)通過(guò)CAN總線(xiàn)完成數(shù)據(jù)交換。其中車(chē)燈模塊和車(chē)門(mén)模塊基于CAN/LIN總線(xiàn)以分布式的形式實(shí)現(xiàn)。本文重點(diǎn)論述的是LIN協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。LIN協(xié)議分析和狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)有限狀態(tài)機(jī)是由一組狀態(tài)、一個(gè)起始狀態(tài)、輸入以及將輸入與當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)換為下一個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換函數(shù)所組成，它是

3、一個(gè)特殊的有向圖，包括一些狀態(tài)節(jié)點(diǎn)和連接這些狀態(tài)的有向弧。對(duì)特定的狀態(tài)機(jī)而言，首先要建立一些有效的狀態(tài)，然后設(shè)計(jì)相應(yīng)的算法完成狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。一個(gè)完整的LIN幀由間隔場(chǎng)、同步場(chǎng)、PID、數(shù)據(jù)場(chǎng)以及校驗(yàn)和場(chǎng)組成，LIN協(xié)議驅(qū)動(dòng)器要實(shí)現(xiàn)的便是依序完成間隔場(chǎng)和同步場(chǎng)的檢測(cè)、ID的發(fā)送和接收、數(shù)據(jù)場(chǎng)字節(jié)的發(fā)送和接收，最后完成校驗(yàn)。狀態(tài)機(jī)形式與LIN協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范的定義相吻合，可以通過(guò)建立相應(yīng)的狀態(tài)來(lái)描述相應(yīng)的場(chǎng)從而描述整個(gè) LIN幀，且可以通過(guò)監(jiān)控當(dāng)前狀態(tài)，按照當(dāng)前接收到的字節(jié)切換其狀態(tài)，從而以狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方式依序完成各個(gè)場(chǎng)的發(fā)送和接收。設(shè)計(jì)以下幾個(gè)狀態(tài)：IDLE、BREAK、SYNBYTE、 IDEN

4、TIFY、TRANCEIVE和 CHECKS UM，設(shè)置標(biāo)志位state反映LINdriver的狀態(tài)，idle，pendin g，success，當(dāng)處于LIN正確通訊的中間狀態(tài)時(shí)，state=pending，當(dāng)LIN通訊失敗，state=idle，當(dāng)完成一次完整的LIN通訊，state=success。狀態(tài)的監(jiān)控和轉(zhuǎn)換是在UART接收中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)長(zhǎng)IN總線(xiàn)采用單根線(xiàn)通信，UART外接 LIN物理層收發(fā)器，所以當(dāng)UART發(fā)送的總線(xiàn)數(shù)據(jù)和接收到的總線(xiàn)數(shù)據(jù)一樣時(shí)，UART接收到的數(shù)據(jù)便是UART發(fā)送的數(shù)據(jù)，在接收中斷服務(wù)程序中完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換算法，如圖2。通過(guò)判斷當(dāng)前狀態(tài)和接收到的數(shù)據(jù)切換LINdriver的狀態(tài)，同時(shí)更新標(biāo)志位。圖2 LIN協(xié)議狀態(tài)機(jī)軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)流程如圖3所示。首先進(jìn)行初始化，主要包括UART模塊的初始化和I/O腳初始化，設(shè)置波特率，使能接收中斷，設(shè)置LIN物理層收發(fā)器相應(yīng)I/O腳方向及電平，