基于有限狀態(tài)機在LIN總線開發(fā)中的應(yīng)用

1、    基于有限狀態(tài)機在LIN總線開發(fā)中的應(yīng)用隨著汽車智能化程度的提高和迅速升級換代的需要，汽車電子網(wǎng)絡(luò)正在由集中式控制向分布式控制發(fā)展。LIN總線作為CAN總線的有效補充，以低速率和低成本的實現(xiàn)有效解決了分布式控制帶來的成本增加問題。在筆者研制的車身分布式控制系統(tǒng)中，采用CAN總線和LIN總線連接各個控制單元，完成單元之間的數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1車身控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖該車身控制系統(tǒng)包括車燈模塊、車門模塊、車內(nèi)模塊、控制面板模塊和儀表盤模塊，分別完隨著汽車智能化程度的提高和迅速升級換代的需要，汽車電子網(wǎng)絡(luò)正在由集中式控制向分布式控制發(fā)展。LIN總

2、線作為CAN總線的有效補充，以低速率和低成本的實現(xiàn)有效解決了分布式控制帶來的成本增加問題。在筆者研制的車身分布式控制系統(tǒng)中，采用CAN總線和LIN總線連接各個控制單元，完成單元之間的數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 車身控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖該車身控制系統(tǒng)包括車燈模塊、車門模塊、車內(nèi)模塊、控制面板模塊和儀表盤模塊，分別完成對相應(yīng)負載的控制和監(jiān)測，同時通過CAN總線完成數(shù)據(jù)交換。其中車燈模塊和車門模塊基于CAN/LIN總線以分布式的形式實現(xiàn)。本文重點論述的是LIN協(xié)議的實現(xiàn)。LIN協(xié)議分析和狀態(tài)機的設(shè)計有限狀態(tài)機是由一組狀態(tài)、一個起始狀態(tài)、輸入以及將輸入與當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)換為下一個狀態(tài)的轉(zhuǎn)換函數(shù)所組成，它是

3、一個特殊的有向圖，包括一些狀態(tài)節(jié)點和連接這些狀態(tài)的有向弧。對特定的狀態(tài)機而言，首先要建立一些有效的狀態(tài)，然后設(shè)計相應(yīng)的算法完成狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。一個完整的LIN幀由間隔場、同步場、PID、數(shù)據(jù)場以及校驗和場組成，LIN協(xié)議驅(qū)動器要實現(xiàn)的便是依序完成間隔場和同步場的檢測、ID的發(fā)送和接收、數(shù)據(jù)場字節(jié)的發(fā)送和接收，最后完成校驗。狀態(tài)機形式與LIN協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范的定義相吻合，可以通過建立相應(yīng)的狀態(tài)來描述相應(yīng)的場從而描述整個 LIN幀，且可以通過監(jiān)控當(dāng)前狀態(tài)，按照當(dāng)前接收到的字節(jié)切換其狀態(tài)，從而以狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方式依序完成各個場的發(fā)送和接收。設(shè)計以下幾個狀態(tài)：IDLE、BREAK、SYNBYTE、 IDEN

4、TIFY、TRANCEIVE和 CHECKS UM，設(shè)置標(biāo)志位state反映LINdriver的狀態(tài)，idle，pendin g，success，當(dāng)處于LIN正確通訊的中間狀態(tài)時，state=pending，當(dāng)LIN通訊失敗，state=idle，當(dāng)完成一次完整的LIN通訊，state=success。狀態(tài)的監(jiān)控和轉(zhuǎn)換是在UART接收中斷服務(wù)程序中實現(xiàn)的。因為LIN總線采用單根線通信，UART外接 LIN物理層收發(fā)器，所以當(dāng)UART發(fā)送的總線數(shù)據(jù)和接收到的總線數(shù)據(jù)一樣時，UART接收到的數(shù)據(jù)便是UART發(fā)送的數(shù)據(jù)，在接收中斷服務(wù)程序中完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換算法，如圖2。通過判斷當(dāng)前狀態(tài)和接收到的數(shù)據(jù)切換LINdriver的狀態(tài)，同時更新標(biāo)志位。圖2 LIN協(xié)議狀態(tài)機軟件設(shè)計軟件設(shè)計流程如圖3所示。首先進行初始化，主要包括UART模塊的初始化和I/O腳初始化，設(shè)置波特率，使能接收中斷，設(shè)置LIN物理層收發(fā)器相應(yīng)I/O腳方向及電平，