LIN总线标准的特性及其在低速网络中的应用

局域互联网络(lin)总线协议为简单的控制连接定义了一种比can(控制区域网络)、most或者byteflight总线协议成本更低的网络互联,该技术原来是专为汽车应用而设计的,然而lin总线开放的协议同样非常有效地应用在工业以及家庭领域,其可靠而规模有限的网络连接,特别适合短距离、简单、对传输速度要求不高的应用场合。

  lin总线标准的特性

  lin总线标准为传输协议、传输媒质以及开发工具之间的接口定义了规范,并且具有以下特征:1、单个主控制器/多个从属控制器;2、基于常用的usart/sci接口硬件,硅片实现成本很低;3、容易实现;4、从属控制器节点可以实现自同步,因而无需石英或者陶瓷振荡器;5、信号传输延时得到保证;6、低成本的单线实现方式;7、速度可以达到20 kbps。

  主控制器下传信息给从属控制器,而从属控制器只有在主控制器查询时才会传输信息。只有在需要发布一个唤醒信号时,从属控制器才会启动一次传输。从属控制器节点通过标志位来鉴别它们的信息,通过这些标志位几个从属控制器节点可以接收同样的信息。图1显示了lin总线的一个标准数据帧。

  标准数据帧用一个同步中断来启动通讯过程,然后是1到4位时隙的同步定界符。在发送定界符之后接着发送同步字段,确保从属控制器节点调整到传输信号波特率。

  同步字段发送之后紧接着发送标志字段,包括标志位和两个奇偶校验位。奇偶校验位识别同数据相关的从属控制器,并且告知对数据所进行的处理。标志字段发送之后,可能是寻址的从属控制器节点响应这一信息,也可能是主控制器继续传输数据。标志位的一个确定序列可以控制接收来自从属控制器节点的数据,而其它的标志位指示后续的数据类型。数据帧的最后内容是校验和,该校验和由所有的数据字节(不包括标志字节以及同步字段)计算而得到。

  lin总线主控制器发送的帧还包括休眠帧(sleep frame),它将总线以及从属控制器节点设置为低功耗模式。休眠帧的标志字段包含值0×80,其它类似于数据帧。系统设计工程师可以选择在标志字段之后是否传输数据。总线休眠模式在接收到唤醒信号时自行结束。主控制器或者任何从属控制器节点都可以发出唤醒信号。

  主控制器或者从属控制器发送唤醒信号时先传输0×80值,紧接着是4到64位时隙的唤醒信号定界符。然后主控制器发送一个数据帧。如果128位时隙之后主控制器不能成功传输同步中断信号,就会发出一个新的唤醒信号。这一重复过程最多不能超过三次。 lin总线在家电中的应用

  对于典型的服装烘干机来说,用户可以从烘干机控制面板上选择温度、烘干时间以及冷却时间。设定之后烘干机中的电子成分将接管全部的控制。控制温度、烘干程度、旋转周期以及其它参数的传感器同控制面板直接相连。由于每一根线缆都必须连接到控制面板,因而这种实现方式成本很高。然而如果所有传感器、马达和显示单元都连接到一个单根的总线上,那么就只需要在洗衣机里布一根线缆,这样就可以极大地降低服务以及初始制造成本。图2显示了一种烘干机的网络实例。

  比如在使用lin总线的烘干机里,用户为烘干周期选择特定程序之后,主处理器(扮演主控制器角色)就会接管控制。在烘干过程开始前,主控制器会查询门节点传感器以确定门锁是否已经关闭。如果门锁是打开的,就会在控制面板上显示一个信息或者发出一种声音。如果门锁是关闭的,主控制器就会发出指令启动加热器开始加热,并且指令马达开始旋转。使用单个标志符可以实现两种任务。马达以及加热器拾取这一标志符并且开始加热和旋转。

  一旦烘干机启动了一个烘干周期,每过一秒钟系统就会轮询温度传感器,并检查目标温度值是否已经达到。如果已经达到目标温度值,主控制器就会发出指令关闭加热器。同时继续监测温度确保不会低于某一个确定的最小值。

  在烘干过程中主控制器将持续不断地监控门锁,确保其一直被关闭。如果在烘干过程中门锁被打开,主控制器立即向总线发出指令去关闭加热器和马达。

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计