基于LIN節(jié)點(diǎn)的車載防盜報(bào)警設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車身上的電子控制單元也越來越多。傳統(tǒng)的車身線束不僅會(huì)增加制造成本，而且會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。于是，汽車車身總線應(yīng)運(yùn)而生。采用車身總線設(shè)計(jì)不僅可以簡(jiǎn)化線路、節(jié)約制造成本、提高可靠性，同時(shí)也節(jié)省了系統(tǒng)的維護(hù)成本。車載防盜報(bào)警模塊是車身控制單元（BCM）的一部分，由于其本身對(duì)總線通信的實(shí)時(shí)性和速率要求不高，所以將其接入低速總線LIN上。

　　LIN總線

　　LIN總線主要用于不需要CAN性能、速率和復(fù)雜性的低速系統(tǒng)，是一種低成本的串行通信網(wǎng)絡(luò)，采用一個(gè)主節(jié)點(diǎn)及若干從節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，基于通用的UART/SCI的硬件接口，最高速率可以達(dá)到20kb/s。

　　LIN總線通過報(bào)文幀進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，一個(gè)完整的報(bào)文幀包括幀頭和信息響應(yīng)。報(bào)文頭包括間隔場(chǎng)、同步場(chǎng)和標(biāo)志符場(chǎng)。間隔場(chǎng)由至少13個(gè)位時(shí)的持續(xù) 顯性電平（0）組成，標(biāo)志著一次數(shù)據(jù)通信過程中報(bào)文幀的開始。同步場(chǎng)包含時(shí)鐘同步信息，其格式是0x55，所有從機(jī)節(jié)點(diǎn)在正確接收同步字節(jié)場(chǎng)后，準(zhǔn)確計(jì)算 出主機(jī)節(jié)點(diǎn)將要發(fā)送數(shù)據(jù)的波特率，并以此波特率作為下一步要發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的波特率設(shè)定值，從而實(shí)現(xiàn)從機(jī)節(jié)點(diǎn)與主機(jī)節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘的同步。標(biāo)志符場(chǎng)定義了信息的 內(nèi)容和長(zhǎng)度。報(bào)文響應(yīng)由主機(jī)節(jié)點(diǎn)或從機(jī)節(jié)點(diǎn)根據(jù)標(biāo)志符場(chǎng)的信息發(fā)出，由2、4或8字節(jié)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)和1字節(jié)的校驗(yàn)和構(gòu)成。校驗(yàn)通過計(jì)算數(shù)據(jù)的全部字節(jié)而得 到，用于接收方驗(yàn)證數(shù)據(jù)的正確性。

　　圖 1完整的LIN信息幀

　　功能描述

　　車載防盜報(bào)警模塊是車身控制模塊的一個(gè)從節(jié)點(diǎn)，主要功能有以下3點(diǎn)：一是與BCM之間保持通信聯(lián)系并上報(bào)防盜報(bào)警模塊的狀態(tài)信息；二是接收車身 控制模塊的命令并驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出報(bào)警聲；三是監(jiān)測(cè)連接防盜報(bào)警模塊與BCM之間的電源線、地線和LIN線是否被割斷并發(fā)出報(bào)警聲。

　　實(shí)現(xiàn)方案

　　1 器件選擇

　　本系統(tǒng)的兩個(gè)主要器件為L(zhǎng)IN收發(fā)器和微處理器。由于防 盜報(bào)警模塊是電池供電的LIN節(jié)點(diǎn)，所以在器件選取時(shí)需要盡量考慮低功耗的器件。LIN收發(fā)器選取TJA1020，它是連接車身控制器與防盜報(bào)警模塊之間 的物理媒體連接，也是LIN主/從機(jī)協(xié)議控制器和LIN傳輸媒體之間的接口。協(xié)議控制器輸入引腳TXD的發(fā)送數(shù)據(jù)流被LIN收發(fā)器轉(zhuǎn)換為總線信號(hào)，而且電 平翻轉(zhuǎn)速率和波形都受到限制，以減少電磁輻射。TJA1020的接收器檢測(cè)到LIN總線上的數(shù)據(jù)流并通過RXD引腳將它傳送到協(xié)議控制器。TJA1020 具備低功耗管理模式，它在睡眠模式中幾乎不消耗電流并在錯(cuò)誤模式中減小功率消耗。所以，TJA1020非常適用于防盜報(bào)警模塊這種以電池供電的LIN節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)采用意法半導(dǎo)體的8位微處理器STM8S105K4作為主控單片機(jī)，靠?jī)?nèi)部128kHz時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)運(yùn)行時(shí)，靜態(tài)功耗可以低至0.6mA。滿足系統(tǒng)對(duì)低功耗要求的同時(shí)具備LIN控制器與電池電量檢測(cè)10位ADC功能。

　　2 信息幀分類與系統(tǒng)狀態(tài)定義

　　對(duì)車身控制系統(tǒng)與防盜報(bào)警模塊之間的通信信息幀做了如下的定義：

　　喚醒命令用于將系統(tǒng)從睡眠狀態(tài)喚醒到未設(shè)防狀態(tài)，睡眠命令用于指令系統(tǒng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。命令信息幀的內(nèi)容包含設(shè)防、解防、報(bào)警命令，以及對(duì)報(bào)警狀態(tài)如報(bào)警周期、次數(shù)等屬性的定義。系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖2所示。

　　圖2 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖