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标题: 未来汽车中的终端节点通讯3 [打印本页]

作者: rise_ming 时间: 2013-7-31 21:44 标题: 未来汽车中的终端节点通讯3

带有标准的UART（SCI）模块的MCU一般意味着驱动器的软件安装更加简单，但另一方面，UART模块会增加最终解决方案的MCU成本。与需要位响应(Bit-Bang)解决方案相比，这种解决方案的优势在于CPU的负荷更低，因为基于LIN通讯的中断只对接收到的每个字节进行。
LIN优化UART模块的MCU是减少驱动器软件部分而增加功能/特性的下一个步骤。飞思卡尔68HC908EY 或 68HC908GR设备中采用的增强型SCI模块提供波特率调节和仲裁模块选项，无需额外的定时器就能测量输入信号（对LIN同步消息有用）。另一方面，这种方法可能会增加最终设计的成本。
最后一点，也是很重要的一点，理想的解决方案应使用LIN专用的UART模块。飞思卡尔MCU（如68HC908QL设备）的SLIC（LIN 从接口控制器）模块就是一个范例。与标准的UART解决方案相比，这种解决方案的成本和复杂性更高，并且要求实施SLIC优化的驱动器。另一方面，SLIC提供如下功能：自动同步、自动波特率调整、与上述任何解决方案相比中断数大大减少、自动校验和的生成与验证。因此，它允许将MCU专用于用户应用。
此外，还有一种非常有趣的解决方案是将所有与LIN有关的计算转移到支持LIN的协处理器模块上。飞思卡尔的MC9S12X系列采用了这种方案。这些产品配备有完全独立于核心的X-gate RISC协处理器，可将整个LIN通讯负载从CPU核心中释放，从而保证CPU在所有时间内都可用于用户应用。
LIN2.0应用实例
如前所述，LIN通讯协议设计用于汽车传感器和执行器应用。但是，其使用并不限于这些领域。此处介绍的支持LIN的无刷直流电机（BLDC）发动机风扇控制应用就是LIN应用于其它领域的一个实例。
无刷直流电机（BLDC）在汽车应用中越来越常见，主要用在空调控制和发动机冷却风扇中。与有刷直流电机相比，无刷直流电机（BLDC）使用电子交换，而不是机械交换器，因此能提高整个系统的可靠性和效率。并且，由于无刷直流电机（BLDC）转子可产生转子磁通量，能够实现更高的机电转换效率。
支持LIN的无刷直流电机（BLDC）发动机风扇控制应用在闭环、支持PWM的无刷直流电机（BLDC）应用中采用LIN2.0通讯协议。无刷直流电机（BLDC）由霍尔传感器驱动，用于转子位置检测，并且，应用中还嵌入了电流和过压检测功能。此应用的主要部分见图8：

图8：支持LIN的无刷直流电机（BLDC）发动机风扇控制

如图所示，支持LIN的无刷直流电机（BLDC）发动机风扇控制硬件设计非常简单，包含四个部分：
发动机风扇控制LIN 主节点 - 为LIN集群提供所需的风扇速度信息，以及运行/停止命令和错误跟踪。 MC68HC908QB8 LIN 开发包 - 是一个LIN从节点，处理的无刷直流电机（BLDC）控制功能，并为集群提供实际风扇转速信息和风扇运行/错误状态信息。评估板的LIN开发包系列 (EVB)是开发者轻松开发他们各自基于LIN的项目而无需关注硬件开发的一种方法。目前，这些评估板可用于飞思卡尔半导体的各种8/16位MCU：从非常小型、便宜的MC68HC908QY4 MCU到功能强大的MC68HC908S12C32。在本应用中，我们选择了MC68HC908QB8，它是低成本、小型的8位MCU系列的一员。 MC33395 EVB - 用于功率设计。飞思卡尔半导体的评估板概念不只限于这种基于MCU的板，还包括基于飞思卡尔SMARTMOS系列的评估板。MC33395 EVB非常适合各种12V的电机控制应用，包括零交叉和背EMF (zero crossing and back EMF)无刷直流电机（BLDC）转子位置检测方法，使用户可以轻松使用先进的电机控制程序。无刷直流电机（BLDC）风扇-- 这种应用使用EBM-Papst W3G300-EQ22-90轴向风扇。
以下是发动机风扇系统的功能。主节点发送有关要求的无刷直流电机（BLDC）负载循环、开/关命令和复位信号（用来清除从节点上的电流过高和过压信号）的信息。所需的速度可以直接在主板上设置，也可以通过高级CAN总线发送给主节点。从节点为主节点提供实际无刷直流电机（BLDC）速度、电流过大和电压过高标志。
将LIN2.0链接增加到"独立"发动机风扇中的第一步是创建集群消息策略。它完整描述了集群中不同设备之间的通讯。它包括所有帧的一个列表，带有定义的帧ID、帧发行者和用户以及数据字段内容（包括信号结构）。为集群创建一份日程表也非常重要。这些都应该包含在LIN描述文件(*.ldf)中，它的结构由LIN规范包（LIN配置语言说明）规定。
对于项目的软件部分，Volcano（访问www.volcanoautomotive.com了解更多信息）LIN 目标包（LTP）用作LIN 2.0驱动器。这种工具可以从集群LDF文件中生成LIN特定的C代码文件。然后，这些文件被直接添加到用户编译器/链接器中，以在项目中增加LIN链接程序。因此，应用开发人员只需编写用户的特定程序而无需花时间来开发与LIN通讯有关的程序。欲了解这方面的更多信息，请参见飞思卡尔半导体应用指南AN2767, "使用Volcano LTP的飞思卡尔8/16位MCU上的LIN 2.0链接"。它是一篇简单、易读的文章，描述和介绍了LIN2.0的实施主题。
支持LIN的无刷直流电机（BLDC）发动机风扇控制在飞思卡尔半导体AN2983应用指南中进行了详细描述。该应用指南包括完整的软件代码，可从飞思卡尔网站上免费下载。图9显示了该应用的真实图片。

图9：支持LIN的无刷直流电机（BLDC）发动机风扇控制的实际安装

飞思卡尔半导体提供广泛的LIN产品系列，包括8/16/32位主MCU和8/16位从节点MCU。而且，模拟产品部（Analogue Product Group）也提供多种产品，包括LIN物理层接口、LIN/CAN SBC（系统基础芯片）和IDC（智能分布式控制）。IDC产品是高度集成的单一封装芯片，包含一个8位MCU、LIN物理层接口、电压调节器和各种功率驱动(SMARTMOS)组件，如半桥、高/低端开关、霍尔传感器输入等。此解决方案非常适合空间有限的应用，如后视镜或车窗升降器。

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