学习情境4  车载总线及网络系统的单片机控制

学习目标

1.专业能力目标：

（1）描述汽车网络的分类与基本特征。

（2）完成汽车总线系统的维修与检测。

（3）分析汽车控制器与收发器芯片的基本原理与功能。

（4）完成汽车总线系统智能节点的设计。

2.方法能力目标：

（1）能够分析汽车总线的工作原理。

（2）掌握汽车总线的故障排除方法。

（3）汽车总线电脑检测的数据分析能力。

3.社会能力目标：

（1）团队合作和协作能力。

（2）良好的自身修养和职业道德能力。

（3）良好的心理素质和克服困难的能力。

（4）批评与自我与自我批评的能力。

（5）注意环境保护意识。

 

   4.1 汽车LIN总线系统的部件构成

    1.LIN总线简介

    车身控制系统局部互联网(LIN)是一种低成本的车载局域网。由奥迪、宝马、戴姆勒一克莱斯勒、沃尔沃、大众以及半导体厂商(火山通信技术公司)、摩托罗拉组成的协会(称△LIN协会)于1999年提出的串行通信协议,LIN为单总线,2003年投入使用,主要用于开夫与操作系统。LIN代表Local Interconnect Network(局部互联网络)。局部互联指的是所有控乏单元被安装在一个有限的结构空间(例如车顶)内。它也被称为“局部子系统”。一辆汽车匚各个LIN总线系统之间的数据交换是通过CAN数据总线进行的,而且每一次只交换一个拄制单元的数据。单线总线数据传送LIN实例如图4-1所示。

 

 

图4-1单线总线数据传送LIN实例

2.LIN总线与CAN总线的关系
    LIN-BUS是内部网络的缩写。所谓汽车中的内部网络是指所有的控制单元都在一个总成
内(如空调等)，并且有主控制器和子控制器之分，整个总成内(主控制器和子控制器，子控
制器和子控制器)信息都由LIN-BUS相连，然后由主控制器通过CAN-BUS与外界相连。
LIN-BUS是CAN-BUS的子网，但它只有一根数据线，线截面积为0.35mm2，并且没有屏蔽
措施。LIN-BUS系统规定一个主控制单元最多可以连接16个子控制单元。
   （1）低速CAN总线用于车身控制网络成本太高。LIN作为低成本的车载局域网正好弥补
CAN的不足。同时，LIN总线的目标是作为CAN的辅助总线，用于车身控制网络的低端场
合，实现汽车车身网络的层次化，降低汽车网络的复杂程度和生产成本。
   （2）LIN总线主要应用在汽车车身中的联合装配单元，如车门模块、车顶模块、座椅模
块、空调模块、组合仪表板模块、车灯模块等。模块内部各节点通过LIN总线构成一个低端通信网，完成对外围设备的控制。各个模块又作为一个节点，通过网关(智能服务器)连接到低速CAN总线上，构成上层主干网，使整个车身电子系统形成一个基于LIN总线的层次化网络，实现分布式多路传输，发挥网络连接的优点，LIN总线与CAN总线的连接关系如
图4-2所示，实例如图4-3所示。

图4-2 UN总线与CAN,总线的连接关系

图4-3 LIN总线与CAN总线的连接实例

3.LIN协议的特点
    L1N是一种低成本的串行通信网络，用于实现汽车中的分布式电子系统控制。LIN的目
标是为现有汽车网络提供一种低速总线技术标准，它能满足CAN总线所不要求的带宽和功能，比如传感器和执行器的通信，使用LIN总线可大大节省成本。在使用LIN总线的网络中，电控单元的集成是将汽车上分布的智能ECU连成一个局部网络，如将门上的电动窗、集控门锁、电动后视镜连成一个局部网络，然后再通过网关将这个网络挂接到车辆的主体网络中去，LIN总线和CAN总线可以通过网关来完成信息交换。
    LIN的标准简化了现有的基于多路解决方案的低端SCI,同时降低了汽车电子装置的开
发、生产和服务费用。LIN的开发应用速度很快，这是由于其开发环境简单，可以利用C或
者C++进行编程，系统连接也不繁琐，且网络性能优良，稳定性好。
    LIN技术规范中，除定义了基本协议和物理层外，还定义了开发工具和应用软件接口。
因此，从硬件、软件以及电磁兼容性方面来看，LIN保证了网络节点的互换性。这极大地提
高了开发速度，同时保证了网络的可靠性。LIN采用低成本的单线连接，传输速度最高可达
20kbit/s,对于低端的大多数应用对象来说，这个速度是可以接受的。LIN通信是基于SCI(DART)数据格式，它的媒体访问采用单主控制器/多从设备的模式，不需要进行仲裁，同
时在从节点中不需要晶体振荡器而能进行自同步，这极大地降低了硬件平台的成本。

    4.LIN总线的诊断
    如表4-4所示，对LIN总线系统的诊断是通过LIN主控制单元的地址字进行的。所有
LIN从属控制单元都可以执行自诊断功能。LIN总线将诊断数据从LIN从属控制单元传送到
LIN主控制单元。

表4-4 LIN总线系统的诊断

5.LIN接口器件
    LIN协议推出后，Motorola与Philips生产了支持LIN协议的芯片LIN主节点的微控制
器 (MCU, MicroController Unit), Motorola的MC33399, Philips的TJA1020。