LIN總線在汽車門控系統中的應用

圖五 門控模塊功能架構圖
對上述功能的參數設置上,也有一些需要考慮的因素,例如時序的準確性和動作的實時性等。以手動打開汽車門鎖的動作為例,從鑰匙插入門鎖到打開,需要快速的響應,可接受的延遲必須小于200ms。而在此期間,傳動馬達大約需要100ms打開門鎖,因此留給MCU來完成從低功率模式啟動、偵測到鑰匙,并觸發傳動裝置等動作的所有時間只有100ms。LIN總線波特率一般為10kbps或20kbps,如果按最快的20kbps計算,為保證數據傳輸的成功,則CPU的響應時間必須小于1ms。此外,針對系統的安全性(如防夾)和便利性(如門鎖偵測)等功能,都會有實時性的要求。
時序的準確性是為了實現正確的運作和流程。車門模塊需要一個寬容度小于3%的時間參考,車窗防夾(Anti-Pinch)功能的復雜算法就需要這種準確性。
功耗與節能是對于多數ECU來說是十分關鍵的因素。以門控系統來說,系統在車輛熄火以后仍需進行間隔性的監控詢問動作,會造成電力的持續消耗。而監控的延遲間隔設定很難取舍,因為時間間隔太長,則會造成反應延遲;太短的話,又會增加系統的功耗。
故障安全設計
故障和安全也是系統設計的重點,例如短路時總線線路的故障安全(Fail-Safe)機制。因為LIN總線與車體CAN總線系統相比,不具有容錯性能(FaultTolerant),因此每個節點必須有能力分辨出短路的總線線路,同時反應動作必須遵循特定的程序。
L9638是ST推出的LIN收發器,可提供額外的安全故障功能,可有效處理短路等故障。當MCU發現短路的LIN總線線路,ECU可自關閉;而收發器在消除短路狀況后仍能夠重新啟動。
結論
通過靈活的配置,LIN可在多種應用中發揮全面的性能。例如將LIN協議以硬件方式建置(LINSCI)可以增加系統的可靠性和簡化LIN的驅動程序碼。MCU的設計也是一大關鍵。以ST72F361為例,它在標準MCU上提供先進的SCI接口,并支持LIN的功能,除了能降低CPU的負荷外,也能省卻較高成本的精準時序資源。
LIN總線屬于低速率傳輸標準,不具備CAN總線的性能,主要定位于CAN的關鍵性應用以外的場景中(高速、高效率、高容錯性能等)。設計車輛電子系統時,需要根據具體的需求和技術要求合理選用適合的技術標準,才能讓LIN和CAN發揮自己特有的優勢,并節省成本。LIN總線以其低成本及高可靠性贏得了獨特的市場空間,預計在歐洲新出廠的車輛中,LIN總線的應用將占有相當大的比重。


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