基于LIN总线控制系统实现LIN开发平台的搭建
引言
在汽车电子系统中，主要存在如图1所示的几种网络 协议 。lin主要应用低速（《20kb/s）的车身控制环境。
低速can多用于事件驱动的控制环境（125kb/s），高速can（》500kb/s），flexray和byteflight主要应用于时间驱动的同步高速控制环境，而d2b和most主要应用于汽车娱乐（图像和语音）的传输和控制。
就车身控制而言，主要的应用基于can/lin总线 协议 。基于can总线车身控制，在汽车电子上已经有广泛的应用。随着车上总线节点的增加及高性能系统向中低档汽车的发展，can总线相对较高的实现成本就成为一种障碍。因此lin总线随之产生。由于lin硬件的实现是基于普通的串行通信接口（sci），甚至在子节点中可以用普通i/o口加上定时器进行模拟，所以其实现成本较低。lin的目标应用是不需要can的性能、带宽及复杂性的低端系统。通常lin子总线是现有的can网络的扩充，与can网络一起形成汽车的控制网络（图2）。当然，由于其成本较低，也可以独立用于不是特别复杂的车身控制网络中。
为了加速基于lin总线控制系统的开发周期，freescale半导体公司开发了lin开发平台（lin demo）。lin demo系统提供了完整的软件和硬件，其中，软件包括标准的lin底层驱动软件和led显示的应用软件。用户可以在此平台上很快的搭建起lin控制网络。
lin demo应用系统
demo节点
lin demo（图3）由2个主节点（9s12c32和mc68hc908gz60）和4个从节点（mc68hc908gr60、mc68hc908ey16、mc68hc908qy和mc68hc908ql组成。每个lin节点上，都提供了调试和编程接口（bdm接口（16位单片机）和cyclone/multilink08接口（8位单片机）），同时每个节点还有1个rs232的串口，可以和pc通信。主节点有两种工作模式，两种模式的切换由1个转换开关来控制。
lin总线睡眠模式（此模式下，与主节点相连的所有从节点都处于睡眠模式，主节点不发送任何帧头。）
lin总线工作模式（此模式下，主节点发送帧头，led灯用来显示从节点led的状态。）
lin总线工作模式下，主节点led显示led状态有变化的从节点led状态。每个从节点有4个led灯，这些灯的状态可以通过1个单片机的键盘中断引脚来改变。主节点有8个led灯，其中的右边（低位）4个led用来显示从节点led灯的状态，另外的左边（高位）4个led灯用来从节点的类型和id号，其中2个用来显示节点类型（gr、ey、qy和ql），另外2用来显示和此从节点类型相匹配的节点id号最低的两位。
这样主节点上左边（高位）4个led为i*16的高4位。同时，主节点上右边（低位）4个led用来显示从节点led的数值（同样次序的led灯亮）。
所有的从节点可以在不断电情况下加入或者脱离总线。当监测到有新的从节点加入，主节点从0到7清除主节点的led，然后把该节点存入主节点led的显示序列。当监测到有节点脱离总线时候，主节点从7到0清除主节点的led，然后从主节点led的显示序列去掉该从节点。 pcb设计网
正常工作模式下，复位后，每个从节点响应对于该从节点id（可以重新配置）的主接点帧头，响应的数据定义为2个字节。按动从节点上的开关，可以增加从节点上led的值（从1到15，除去全为零的情况）。当从节点上的led值变化之后，主接点上的led的右边（低位）4个led将显示对应从节点上led的值。
在模式配置模式下，用户可以改变从节点的id。从节点的led用来显示本节点的id号。从节点上第一位的led点亮，表示xxxxxx00；第二位的led点亮，表示xxxxxx01；第三位的led点亮，表示xxxxxx10；第四位的led点亮，表示xxxxxx11。
当所有的从节点连接到主节点并且工作正常的时候，通过拨动主节点上的1个开关，我们可以很容易的让从节点进入睡眠状态。拨动此开关到off档，5秒钟以后，gr60和ey16就进入了睡眠（qy4不支持此操作）。
图4是mc68hc908ey16的基本电路原理图，它包含了lin节点和3个跳线。值得注意的是，这些跳线只是在对芯片编程和调试的时候用到。对芯片编程和调试时，需要用到freescale的开发工具（multilin08/12、cyclone08），通过这些工具再和pc相连。完整的电路图，还包括一些编程接口和双排接口（连接mcu的引脚到其他的应用中）。
基本的lin节点电路图比较简单，主要包括mcu，lin物理层接口和1个5v的电压调节器。本电路中，物理层接口用mc33399，电压调节器用的是lt1121，可以被freescale一颗新的系统基础芯片（sbc）所替换。mcu允许mc33399控制电压调节器。当lin总线上没有任何活动时，mc33399控制电压调节器lt1121停止工作，从而使mcu掉电，使lin从结点进入睡眠状态，整个从节点的静态电流将小于50微安。在从结点的电路板（除去qy4）上，我们可以看到所有的led灯都关闭了（程序的最初设计，使得当mcu上电后，总是有1个led灯是亮）。
其他节点得电路图和mc68hc908ey16的差不多。48脚的gr60主要是用于一些高端应用的lin节点中，但是gr60没有内部时钟，需要外接1个时钟。gz60和gr60比较接近，但是，gz60主接点上多出了1个mc33388的can接口。c32是16位单片机，和8位单片机相比，它有了bdm模块，相对于8位单片机的multilink接口，调试简单了很多。
demo软件结构
1.主节点的软件结构
主节点的软件流程图见图5。在单片机和lin驱动程序初始化以后，通过主节点pcb板上的1个开关，调整lin是否被允许工作。如果睡眠，主节点上的led灯会关闭；如果lin总线工作，则主函数main将会周期的发送帧头到从节点。所有的id号（如表1）在idlist［16］中定义。如果函数lin_msg_status（）显示有对应于帧头的特定id，从节点有反应，则反馈回来的数据被读取，同时，检查idactivelist［16］判断这是否为新的lin从节点，如果是，则idactivelist［16］对应的位置1，然后newnode（）函数被执行，节点的led灯显示有新的节点加入。
如果对应于帧头的特定id，从节点没有反馈，则检查idactivelist［16］判断对应的位置是否为1，如果为1，则表明有节点被除去。同时，lostnode（）函数执行，节点的led灯显示有节点丢失。
2.从节点的软件结构
首先，配置寄存器（config），i/o寄存器和定时器寄存器初始化。初始化完成后，进入主程序while（1）循环。对gr60和ey16，程序中的定时由时间基准模块来实现（tbm）。由于qy4没有时间基准模块（tbm），所以程序中的定时由定时器来实现。由于不同的从节点上，时钟不一样，所以每个从节点执行完1个主程序程序环的时间也不一样。程序中我们用#define定义了2个时间周期：按一次开关的时间（按下和跳起，60毫秒）和持续按住开关的时间（3秒）。对于第3个定时（lin总线持续5秒没有活动，则进入睡眠）在文件slave.cfg中定义。
图6是lin从节点的主软件结构。当完成初始化工作，进入主循环之后，如果lin总线5秒钟没有活动，则进入睡眠状态；如果由，则查看按键（开关）的类型判断是进入id节点的配置模式，还是进入正常模式。如果是正常模式，则将数据（data）写入led，若进入id节点配置模式，则配置id，然后将id写入led。
图7是按键软件流程图。首先判断按键有没有被按下，如果有则计算按键被按下的时间。如果按键按下的时间超过3秒，则进入节点id配置模式（从0到4，然后再到0，反复进行）；如果按键按下的时间为60毫秒，则数据（data）加1，然后用这个数据给led显示，同时反馈给主节点（主节用led显示此数据）。
3．lin底层驱动软件
前面的两个小节我们讲到了应用软件。本小节将对lin底层的驱动函数作一个介绍。首先是数据类型（表2），主要的数据类型是无符号8位数，惟一的一个16位数，用来给地址变量（指针）。在驱动函数中，主要用到的常量有两种，一种用来标示lin总线的驱动状态（表3），一种用来表示lin传输过程中消息帧的状态（表4）。由于篇幅有限，与作者联系可获得免费的软件源程序。
总结
freescale的lin节点通信演示平台，提供了一个很好的lin控制开发平台。用户可以基于此lin控制开发平台的软件（驱动程序）和硬件非常简单的编写自己的应用程序（利用codewarrior集成开发环境），然后利用此平台的底层驱动软件和硬件环境，利用与pc相连的通信接口，烧写程序，并进行调试。
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为了加速基于lin总线控制系统的开发周期，freescale半导体公司开发了lin开发平台（lin demo）。lin demo系统提供了完整的软件和硬件，其中，软件包括标准的lin底层驱动软件和led显示的应用软件。用户可以在此平台上很快的搭建起lin控制网络。
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如果对应于帧头的特定id，从节点没有反馈，则检查idactivelist［16］判断对应的位置是否为1，如果为1，则表明有节点被除去。同时，lostnode（）函数执行，节点的led灯显示有节点丢失。
2.从节点的软件结构
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图7是按键软件流程图。首先判断按键有没有被按下，如果有则计算按键被按下的时间。如果按键按下的时间超过3秒，则进入节点id配置模式（从0到4，然后再到0，反复进行）；如果按键按下的时间为60毫秒，则数据（data）加1，然后用这个数据给led显示，同时反馈给主节点（主节用led显示此数据）。
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总结
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