基于LIN总线的车身控制系统是如何设计的

在汽车的分布式电子系统控制中，LIN总线作为一种低成本的串行通讯网络被广泛应用。其目标是为现有的汽车网络提供辅助功能，特别是在不需要CAN总线的带宽和多功能的场合：

LIN总线的通讯基于SCI数据格式，采用单主控制器/多从设备的模式，仅使用一根12V信号总线和一个无固定时间基准的节点同步时钟线。这种低成本的通讯模式和相应的开发环境已经由LIN协会制定成标准，为汽车制造商以及供应商在研发应用操作系统上降低成本。

典型的LIN总线应用包括汽车中的联合装配单元，如门、方向盘、座椅、空调、照明灯、湿度传感器，交流发电机等。这些成本比较敏感的单元可以通过LIN总线得到较广泛的使用，使那些机械元件如智能传感器、制动器或光敏器件得到方便的维护和服务。

LIN节点硬件设计主要包括LIN接口电路、控制输入部分、显示电路或负载驱动输出等。以Microchip公司的PIC16F87为控制器、TJA1020为LIN收发器、SA57022为开关电源的LIN接口电路如图1所示。SA57022电源输出的打开与关断由LIN收发器控制通过INH引脚控制。因主机节点需为网络中的从机节点提供时钟基准，故在主机节点中为PIC16F87配置了外部晶振。在从机节点中，从机节点可通过主机节点发送帧头中的同步场来校准自身波特率，故可省去外部晶振而使用PIC16F87内置的RC振荡器。

TJA1020作为LIN收发器，它是LIN协议控制器和LIN传输媒体之间的接口，负责收发数据时总线的波形调整和电平转换及节点多种工作模式的实现。以TJA1020为收发器构造的LIN节点具有普通、低斜率、睡眠、准备四种工作模式，以尽可能降低功耗和电磁辐射。

LIN节点软件设计主要包含LIN主机节点和LIN从机节点的软件设计。LIN主机节点行使帧处理和LIN网络的通信管理职能，程序流程如图3所示。总线的正常通信波特率为9.6k，从机节点始终以此波特率工作，主机节点在需要发送同步间隔场时将波特率降低到4.8k，并发送0x00，从机节点将检测到18个连续的显性位，从而判断一个新报文帧的到来。

实验表明，利用该设计制作LIN节点构建LIN网络，对其进行了通信试验和初步的抗干扰试验。由于报文帧头和报文帧响应均由主机节点发送，报文帧帧头和报文帧响应间的帧间响应间隔较小，因此预留了较长的帧间间隔，以便报文帧响应的发送节点和接收节点有充足的响应时间，确保报文帧传送的顺利完成。当LIN主机节点向某从机节点请求数据时，LIN总线上进行从机节点到主机节点的数据传输，此时LIN主机节点发送报文帧头，LIN从机节点接收报文帧帧头后发送报文帧响应，LIN主机节点接收报文帧响应。

在汽车电磁环境恶劣的情况下，汽车通信系统的抗干扰能力尤为重要。按该设计制作的LIN网络在BZ-5型汽车电火花干扰试验台上进行了抗干扰实验，试验中网络通信顺利，各项功能正常。