智能车窗LIN总线控制系统的设计

杨涛 钱辉 姜于亮

摘 要 随着汽车电子技术的迅猛发展，消费者对汽车的舒适性和安全性要求也在不断提高。车窗系统是汽车车身的重要组成部分，大多数消费者都把电动车窗作为不可缺少的舒适功能，它能使人们更好地保护和驾驶汽车，因此汽车制造商都将其看作一种基本功能。当前车窗系统正朝着模块化、智能化、人性化的方向发展。本文主要研究智能车窗LIN总线控制系统的设计。

关键词 LIN总线 车窗智能控制 安全性 舒适性

中图分类号：TP336文献标识码：A

0引言

本设计旨在提出一种基于LIN总线技术的汽车车窗智能控制系统，使得该系统具有低功耗、低成本、易于维护和稳定性好等优点。本文主要对LIN总线协议进行了研究，制定了相应的LIN总线协议规范。

1总线控制系统

1.1基于LIN总线控制系统

车载网络可分为舒适网络和驱动网路。一般来说CAN协议用于驱动网络，而LIN协议用于舒适网络。相对于开发高速CAN网络所需要的成本，LIN网络更加适合用于性能要求不高的舒适网络，因此在车门，车灯，车窗等部件中，引入了LIN总线，这样既可以满足系统正常运行的需要，又可以使整个车的成本得以减少。

在车窗的升降过程中，智能功率驱动器件MC33486通过监测电机的电流变化，通过相关的防夹算法来实现车窗的防夹功能，实现了车窗系统的智能化控制过程，提高了驾驶员行车过程中的舒适性和安全性。

1.2 LIN总线的技术特点

LIN总线是一种成本低的串行通讯网络，用来实现汽车中的分布式电子系统控制。LIN总线的目标是为现有汽车网络提供辅助功能。LIN总线协议是建立在通用的UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，即异步串行通信）硬件接口上，实现起来比较简单，只要具有UART功能模块的单片机都可以作为LIN网络的节点。在物理上仅仅使用一根12V信号线，采用单主多从的结构，避免了总线报文的竞争。

通常情况下，一个LIN网络上的节点数量不应超过16，最大标示符的数量为64。否则，节点的增加将减少网络阻抗，会导致环境条件变差。用户不需要改变现有的LIN从节点的硬件和软件就可以在LIN网络上增加节点。LIN总线的目标是为现有的汽车网络提供辅助功能，LIN网络作为现有网络的补充提高了汽车总体网络的性能，降低了汽车电子控制装置的开发以及生产成本。LIN总线的主要特性有以下几点：

（1）单主多从的结构，无需总线仲裁，由主节点控制总线访问。

（2）低成本单线12V数据传输，线的驱动特性符合改进的IS09141标准。

（3）基于通用的UART接口，几乎所有微控制器都具备LIN必需的硬件。

（4）从机节点不需石英或陶瓷谐振器可以实现自同步，减少了硬件成本。

（5）传输速率最高达20Kbit/s。

本次车窗控制系统把驾驶室侧作为主节点，其他的作为从节点构成了车窗系统的LIN.0网络。在车窗LIN网络中，主节点的主要功能是用来采集车窗升降信号和温度传感器信号，同时控制整个网络通信的发起;从节点的主要功能是来通過判断由主节点发来的控制信息和本身所采集的状态，控制相应的车窗电机工作。

LIN总线最初是为汽车电子控制系统设计的，也可以用于工业控制或者家用电子产品如冰箱中、洗衣机。对车载网络的典型应用是在汽车中的联合装配单元，如车门、车灯、座椅、温度传感器等。对于这些比较敏感的单元，LIN总线可以把这些器件很容易的连接到车载网络中，并可以得到十分方便的维护和服务。

1.3 LIN总线协议

LIN协会于1998年由主要汽车制造商成立，主要目标是定义和实现汽车使用的高品质线性总线系统的低成本、开放式标准。LIN协会在1999年7月发布了最初的LIN v1.0版本。

LIN v2.1总线规范包括了3个主要部分：LIN v2.1协议规范——介绍了LIN的物理层、数据链路层和传输层的协议规范;LIN API操作规程建议——介绍了网络和应用程序之间的接口;LIN配置语言规范——介绍了LIN配置文件的格式，用于配置整个网络。

2 LIN节点设计

PIC18F25J10单片机提供了工业级的制造工艺和流片工艺保证，而且成本较低，因此能够适用于严酷的车内运行环境。MCP202x是LIN总线收发器，在单片机和LIN半双工总线之间提供了一个物理接口，可以为汽车以及工业应用提供一个最高20K的串行总线传输速率。LIN收发器MCP202x芯片针对工作在汽车环境下的情况进行了特殊设计，符合LIN v2.1总线规格。

MCP202x为PIC18F25J10和LIN总线之间提供了一个双向通信接口，可以把LIN总线的电平转换成微控制器能够接收的TxD、RxD信号，或者进行与之相反的转换。其中，PICl8F25JlO供电电源3.3V由汽车电源经电源转换稳压得到。MCP202x的供电由汽车电源直接供给12V。PIC18F25J10的增强型异步收发器可以用硬件完成LIN报文帧的同步间隔场接收，并以中断的方式告知单片机开始接收总线的数据。LIN报文帧的数据收发满足l位起始位，8位数据位，1位停止位条件，用微控制器的UART模块和UART中断功能即可完成LIN总线上数据的收发。

参考文献

[1] 赵双，孙天健.LIN总线技术及其在汽车电子中的应用[J].北京汽车，2007（03）：44-46.

[2] 阳宪惠.现场总线技术及其应用（第2版）[M].北京：清华大学出版社，2008：10-15.

[3] 靳希，董立骏，屈克庆.LIN总线技术及其应用研究[J].电子产品世界，2008（03）：139-141.