基于CAN總線的汽車車身控制已經有了廣泛的應用。但隨著車上總線節(jié)點的增加以及電子技術向中低檔汽車延伸的發(fā)展趨勢，其相對較高的實現成本就成為一種障礙。成本較低的LIN總線應運而生。LIN總線硬件的實現是基于普通的串行通信接口（SCI），甚至在子節(jié)點中可以用普通I/O口加上定時器進行模擬。LIN的目標應用是不需要CAN的性能、帶寬及復雜性的低端系統(tǒng)，如車門控制模塊、座椅調節(jié)、車燈控制和空調系統(tǒng)中傳感器和執(zhí)行器之間的通信。通常LIN子總線是現有的CAN網絡的擴充，與CAN網絡一起形成汽車的控制網絡。當然，由于其成本較低，也可以獨立用于不是特別復雜的車身控制網絡中。

    車燈控制系統(tǒng)對實時性要求不高，但車燈控制模塊連接的傳感器和執(zhí)行器較多，因此LIN總線非常適用于這一系統(tǒng)的控制?；贚IN總線的車燈控制系統(tǒng)使用LIN總線實現車燈傳感器和控制器之間的通信，其優(yōu)點是硬件電路簡單、控制層次分明、節(jié)點成本低。

車燈系統(tǒng)的結構及控制

    目前，大多數汽車燈光的控制都由手動操作完成?？赡軒淼膯栴}是，在夜晚行駛中兩車相會時，燈光弱的汽車給燈光強的汽車會燈，而燈光強的汽車卻不給燈光弱的汽車會燈，從而使燈光弱的汽車受對方遠光照射造成眩目，容易造成交通事故；在白天行駛中，有時要過涵洞或隧道，因里面黑暗需開大燈，但當車通過后，司機有時會忘記關閉大燈行駛。

    為了解決這個問題，自動燈光控制系統(tǒng)應運而生，如豐田皇冠的自動燈光控制系統(tǒng)和寶馬530i的車燈自動照明裝置等。整個車燈控制過程實現完全的智能控制，反應靈敏，工作可靠，有效避免了因汽車燈光依賴人工操作而造成的交通事故。

    典型的汽車自動燈光系統(tǒng)主要由感光器（即傳感器）、電子控制器（簡稱控制器）和選擇開關三大部分組成。感光器裝在儀表板頂上，光束透過擋風玻璃進入，感光器內的光敏電阻阻值隨著感光強度的變化而變化?？刂破餮b在儀表板內，通過繼電器及晶體管放大電路來控制各燈光電路的工作。選擇開關裝在儀表板上，可以選擇自動模式控制車燈，也可以選擇手動模式控制車燈系統(tǒng)。

    根據實際應用需求，制定出以下車燈控制策略：白天時，各種燈光均應熄滅；黃昏時，由于外面的光線昏暗，將尾燈和駐車燈點亮；夜晚時，由于外面的光線更弱，將遠光燈點亮，并將駐車燈熄滅；兩車交會車時，為了避免對方駕駛人員眩目，應使近光燈點亮，此時，尾燈仍亮，會車后，將近光燈熄滅，點亮遠光燈；夜晚模式下，車輛左轉，關遠光燈，開近光燈和左側燈，左轉后，關近光燈和左側燈，開遠光燈，右轉時，控制方法相似。

    為了實現這一車燈控制策略，本設計采用如圖1所示的汽車車燈控制系統(tǒng)網絡拓撲結構。

圖1  汽車車燈控制系統(tǒng)結構圖

    該網絡結構由1個主節(jié)點和4個從節(jié)點構成（分別為左側前方車燈、右側前方車燈、左側后方車燈和右側后方車燈）。主節(jié)點接收來自傳感器和CAN總線的信號，經過一定處理后，發(fā)送不同報文幀頭，以實現白天、傍晚、晚上、會車、左轉和右轉各個模式或組合模式下，各從節(jié)點車燈的狀態(tài)控制。從節(jié)點1和從節(jié)點2包括遠光燈、近光燈和測向燈，從節(jié)點3和從節(jié)點4包括尾燈和駐車燈。此外，如果對于主節(jié)點發(fā)出的報文幀，從節(jié)點沒有響應，則主節(jié)點上的報錯指示燈點亮，并可以顯示出是哪個從節(jié)點發(fā)生了故障。

LIN總線簡介

    LIN總線是一種低成本的串行通信網絡,用于實現汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。LIN 通信基于SCI(UART)數據格式，僅使用一根12V 信號總線，通信速率最高可達20Kb/s。通常一個LIN 網絡上節(jié)點數目小于12個，總線長度不超過40m。LIN總線采用單主節(jié)點/多從節(jié)點的通信模式，主節(jié)點有一個主發(fā)送任務和一個從通信任務。從節(jié)點只有一個從通信任務，該通信任務分為發(fā)送任務和接收任務。一個LIN 網絡上的通信總是由主發(fā)送任務發(fā)起的。主節(jié)點發(fā)送一個報文頭，該報文頭由同步間隔場、同步場和報文標志符場所組成。相應的，在接受并且濾除報文標識符后，一個從任務被激活并且開始本報文幀的應答傳輸。

    作為一種輔助總線，在不需要CAN總線高性能的場合，使用LIN總線可以大大降低成本。

    Freescale半導體公司的LIN開發(fā)平臺（LIN DEMO）系統(tǒng)提供了完整的軟件和硬件，用戶可以在此平臺上很快的搭建起LIN控制網絡。其中，軟件部分包括了標準的LIN底層驅動軟件。本設計正是利用了Freescale LIN API中的標準LIN底層驅動，在MC68HC908GZ60芯片上實現了車燈控制系統(tǒng)的開發(fā)。
Freescale LIN API中提供了許多與LIN總線通信相關的函數，利用這些函數，可以很方便地實現LIN通信。

系統(tǒng)硬件設計

    汽車車燈控制系統(tǒng)要求當用戶按下操作按鈕時，車燈能及時地做出相應的響應；同時，當車燈發(fā)生故障時，用戶能得到相應的故障信息。該控制系統(tǒng)對實時性要求不是很嚴格，屬于汽車低速通信網絡。因此使用最高傳輸速率為20Kb/s的LIN總線對車燈控制，既可以滿足控制要求，又可以降低成本，是非常合適的。

    MC68HC908GZ60芯片（48引腳）具有１個ESCI通道、2個定時器通道、1個CAN通道和15個A/D轉換通道。LIN通信僅占用了該芯片的ESCI接口用于與LIN收發(fā)器相連；一個定時器通道用于確定LIN通信中的定時；還有很多功能和通道可以用于擴展其他用途。選用LIN總線單線物理接口器件MC33399作為LIN收發(fā)器，LIN網絡結構如圖2所示。

圖2  LIN模塊硬件結構圖

    MC33399收發(fā)器支持的傳輸速率為1～20Kb/s，提供了正常和睡眠兩種工作模式。INH引腳連接到電源管理芯片的INH引腳，可以控制電源電壓調節(jié)器的工作模式，減小睡眠時的功耗。EN引腳由GZ60的PTE2引腳控制，當PTE2=1時，MC33399使能，進入工作模式；當PTE2=0時，MC33399禁能，進入睡眠狀態(tài)，從而達到減小功耗的目的。Tx、Rx引腳分別與GZ60的PTE0、PTE1引腳相連，通過該ECU的ESCI模塊來實現LIN總線的收發(fā)功能。由于不采用喚醒模式，Wake引腳通過電阻R4接地。其中，只有主節(jié)點的LIN引腳需要通過二極管和1kΩ電阻拉高，從節(jié)點所需的30kΩ上拉電阻已經集成在MC33399中，所以從節(jié)點無須外接上拉電阻，如圖3所示。

圖3  MC33399接口電路

    由于LIN是單線傳輸協議，總線上傳輸的數據需要一個共同的基準地，所以在連接各個節(jié)點時，要保證各個節(jié)點電平的共地性，才能使總線正常可靠地通信。

    車燈控制系統(tǒng)中的主節(jié)點同時也是CAN/LIN網關，負責將LIN總線數據傳輸到CAN總線上，GZ60的一個CAN通道用來提供與CAN總線的接口。CAN總線收發(fā)器選用Freescale公司的MC33388。該收發(fā)器支持的最高CAN速率為125Kb/s，在睡眠模式下，功耗很小。CAN模塊的硬件電路如圖4所示。

圖4  MC33388接口電路

系統(tǒng)的軟件結構

    基于LIN總線的車燈控制系統(tǒng)的軟件結構如圖5所示。上電后，各節(jié)點控制器對CONFIG、PORT和ESCI模塊進行初始化操作，由于LIN總線通信定時由主節(jié)點定義，主節(jié)點控制器還需要對T1CH0模塊初始化。主節(jié)點控制器監(jiān)測各個按鍵的狀態(tài)，當有按鍵被按下后，主節(jié)點判斷該按鍵對應的車燈控制模式，然后向LIN總線發(fā)送帶相應標識符場的報文頭（ID∈[10 11 12 13]），啟動一次主節(jié)點向從節(jié)點發(fā)送數據的LIN總線通信。等待LIN總線處理該報文幀之后，主節(jié)點啟動一次從節(jié)點向主節(jié)點發(fā)送數據的LIN總線通信（ID∈[14 15 16 17]），該從節(jié)點即為前一次LIN總線通信中，接收到主節(jié)點命令的從節(jié)點。如果主節(jié)點接收到的從節(jié)點數據與理論上應該收到的數據不符，主節(jié)點上的報錯指示燈點亮，并可以顯示發(fā)生故障的從節(jié)點號碼。造成從節(jié)點故障的原因可能是從節(jié)點脫離LIN總線，或者從節(jié)點上的執(zhí)行器發(fā)生故障。

圖5  基于LIN總線的車燈控制系統(tǒng)軟件流程圖

應用結果

    應用結果表明：LIN總線很好地滿足了汽車車燈控制系統(tǒng)對數據信息傳輸的要求，而且與其他實現方法相比，具有結構簡單、配置靈活、降低成本的優(yōu)點，完全達到了期望的性能和價格要求。