LIN協議驅動器的關鍵技術及設計原理
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引言：
LIN總線做為CAN總線的有效補充，在低端車身電子領域替代CAN總線，既能滿足功能要求，又能節約成本，在對成本更加敏感的國產車上得到大規模應用。不同于CAN總線有專門的協議驅動器，用戶不用管理底層的通信而直接進行應用程序的編寫1，LIN總線沒有專門的協議驅動器，一般需要在SCI模塊的基礎上用軟件實現其底層通信，筆者為某國產車設計了一款LIN主節點產品，結合LIN 2.0規范，首先介紹下LIN協議驅動器的功能，然后從數據鏈路層、應用層兩個方面介紹協議驅動器的關鍵設計技術。
1 驅動器功能：
LIN規范定義了數據格式、報文格式以及基于時間片的調度通信機制，做為LIN主節點，需要實現的功能包括：
1、報文的封裝和發送、接收和解析，根據報文格式填充/提取ID和數據；
2、通信管理，以調度表的方式控制時間片的輪轉和相應幀的發送；
3、網絡管理，休眠和喚醒；
LIN總線采取8N1的SCI數據格式，協議驅動器在SCI的基礎上以軟件的形式實現。軟件就是“數據+操作”2，做為一個可復用、移植性強的軟件模塊，其數據結構和API函數的設計是軟件模塊設計的兩個重要組成部分，下面從數據鏈路層和應用層兩個方面介紹下協議驅動器的數據結構設計和API函數設計。
2 數據鏈路層：
數據鏈路層主要實現LIN報文的發送及接收，報文格式如圖1所示：
圖1 LIN報文格式
LIN報文由報文頭+響應組成，報文頭包括同步間隔、同步字段和標識符三個部分，其中同步間隔為10bit 0，同步場為0x55，標識符唯一標識該報文；響應包括數據和校驗和兩個部分，報文數據長度由應用層設計指定，也可以認為由標識符唯一指定，校驗和包括經典校驗和和增強型校驗和兩種方式，均采用帶進位加法進行計算，不同之處在于經典校驗和只對數據做校驗，而增強型校驗和的校驗數據中含有標識符，診斷報文采用經典校驗和，其它報文采用增強型校驗和。
由于LIN物理層為單線通信，且采取一種多從的時間片輪轉方式，不存在CAN總線的競爭總線問題3，所以LIN節點發送數據可以回讀到同樣的數據，其報文的發送和接收可以統一在SCI的接收中斷中，以狀態機的形式實現4，狀態對應報文的各個組成部分，狀態機跳轉條件便是數據接收中斷。根據LIN報文結構，設計如下形式的結構體，
typedef struct
{
uchar pid;
uchar datalen;
uchar data[8];
uchar checksum;
l_bool done;
l_state state;
l_bool error;
}l_frame;
其中pid為標識符，data為報文數據，datalen為數據長度，checksum為校驗和，state為狀態機狀態，其類型定義如下：
typedef enum
{
l_IDLE,
l_BREAK,
l_SYNC,
l_PID,
l_DATA,
l_CHECKSUM
}l_state;
狀態機設計在SCI接收中斷處理函數中實現，部分實現如下：
void l_ifc_rx_BcmIfc(void)
{
uchar ch,tmp,i;
ch=Lin_periph[SCIDRL];
switch(Cur_frame.state){
case l_IDLE:
if(0x00==ch){
Cur_frame.state=l_BREAK;
l_SendChar(0x55);
}else{
Cur_frame.state=l_IDLE;
}
break;
case l_BREAK:
if(0x55==ch){
Cur_frame.state=l_SYNC;
l_SendChar(Cur_sch_item->pid);
}else{
Cur_frame.state=l_IDLE;
}
break;
case l_SYNC:
if(Cur_sch_item->pid!=ch){
Cur_frame.state=l_IDLE;
}else{
Cur_frame.state=l_PID;
Cur_frame.pid=Cur_sch_item->pid;
Cur_frame.datalen=Cur_sch_item->datalen;
if(l_SEND==Cur_sch_item->mode){
tmp=Cur_sch_item->data[0];
l_SendChar(tmp);
Cur_frame.data[0]=tmp;
Cur_frame.datalen--;
}
}
break;
case l_PID:
Cur_frame.state=l_DATA;
if(l_SEND==Cur_sch_item->mode){
if(Cur_frame.datalen==0){
Cur_frame.check=l_CalcChksum();
l_SendChar(Cur_frame.checksum);
Cur_frame.done=1;
}else{
tmp=Cur_sch_item->data[Cur_sch_item->datalen-Cur_frame.datalen];
l_SendChar(tmp);
Cur_frame.data[Cur_sch_item->datalen-Cur_frame.datalen]=tmp;
Cur_frame.datalen--;
}
}else{
Cur_frame.data[0]=ch;
Cur_frame.datalen--;
}
break;
case l_DATA:
...
break;
case l_CHECKSUM:
default:
break;
}
}
在聲明變量和函數時，均以“l_”開頭，這樣可以避免跟其他模塊在變量和函數命名空間上的沖突，從而增強了可移植性。
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