中心議題：

• 一種實用的LIN協議驅動器的設計

解決方案：

• LIN總線采取8N1的SCI數據格式
• 數據鏈路層實現LIN報文的發送及接收

• 采取多從的時間片輪轉方式

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。不同於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規範

，首先介紹下LIN協議驅動器的功能，然後從數據鏈路層
、應用層兩個方麵介紹協議驅動器的關鍵設計技術。

1 驅動器功能：

LIN規範定義了數據格式、報文格式以及基於時間片的調度通信機製，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，以調度表的方式控製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，做為一個可複用、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，下麵從數據鏈路層和應用層兩個方麵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：

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xiang應ying包bao括kuo數shu據ju和he校xiao驗yan和he兩liang個ge部bu分fen，報bao文wen數shu據ju長chang度du由you應ying用yong層ceng設she計ji指zhi定ding，也ye可ke以yi認ren為wei由you標biao識shi符fu唯wei一yi指zhi定ding，校xiao驗yan和he包bao括kuo經jing典dian校xiao驗yan和he和he增zeng強qiang型xing校xiao驗yan和he兩liang種zhong方fang式shi，均jun采cai用yong帶dai進jin位wei加jia法fa進jin行xing計ji算suan，不bu同tong之zhi處chu在zai於yu經jing典dian校xiao驗yan和he隻zhi對dui數shu據ju做zuo校xiao驗yan，而er增zeng強qiang型xing校xiao驗yan和he的de校xiao驗yan數shu據ju中zhong含han有you標biao識shi符fu，診zhen斷duan報bao文wen采cai用yong經jing典dian校xiao驗yan和he，其qi它ta報bao文wen采cai用yong增zeng強qiang型xing校xiao驗yan和he。

由於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;
[page]
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{
[page]
        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衝突，從而增強了可移植性。

3 應用層：

應用層主要實現報文信號訪問及通信管理。

3.1 信號訪問

首shou先xian為wei每mei個ge報bao文wen的de數shu據ju場chang根gen據ju信xin號hao在zai報bao文wen數shu據ju場chang中zhong的de位wei置zhi及ji長chang度du設she計ji相xiang應ying的de結jie構gou體ti，然ran後hou以yi結jie構gou體ti成cheng員yuan變bian量liang的de方fang式shi對dui信xin號hao進jin行xing訪fang問wen。以yi與yu本ben節jie點dian通tong信xin的de一yi個ge陽yang光guang傳感器所發報文為例
，報文數據場長度為l_SunSensLen=4
，其信號包括陽光采樣值、大燈操作請求、小燈操作請求等
，報文數據場結構體如下所示：

typedef struct

{   

  l_bool l_ss_sshealth:1;

  l_u8  l_ss_headlampreq:2;

  l_bool l_ss_poslampreq:2;

  l_u8  :3;

  l_u8  l_ss_ssvalue:8;

  l_u8  l_ss_headlampswth:8;

  l_bool l_ss_sserror:1;

  l_u8  :3;

  l_u8  l_ss_ssmsgcounter:4;

}l_ss_msgType;

為了使用的方便，定義聯合體如下：

typedef union

{

  l_u8 data[l_SunSensLen];

  l_ss_msgType sunsens;

}l_ss_msgBuf;

為該報文數據場定義全局變量 l_ss_msgBuf l_SunSens;采取“不帶複製的訪問方式”5
，直接對LIN信號賦值和取值
，如對l_SunSens.sunsens.l_ss_headlampreq進行讀寫便實現了對大燈操作請求信號的訪問。之所以采取這種方式
，是因為采用調度表方式的LIN報文周期固定，信號變化的速度為調度表長度的整數倍，對於LIN應用而言
，基本為百毫秒的量級，應用程序對LIN信號數據的訪問速度遠大於這個變化速度
，即在數據產生變化之前已經被訪問了，這種方式簡單直觀而且節省了變量空間。
[page]
3.2 通信管理

LIN通信采用時間片輪轉的方式調度通信，調度表管理是通信管理的核心，下麵先給出調度表條目的數據結構：

typedef struct

{

  uchar handle;

  uchar pid;

  l_Resp_mode mode;

  uchar datalen;

  uchar *data;

  uchar ticks;

}l_sch_table_item;

調度表為l_sch_table_item結構體數組
，pid表示該條目對應哪一個報文，mode表示本節點發送還是接收該數據場
，*data為該報文數據場結構體的地址
，ticks為該時間槽的長度，在對調度表數組進行初始化時，將報文數據場結構體變量的地址賦給調度表條目中的*data，這樣便實現了訪問方式一節中的“不帶複製的訪問方式”。調度表是一個環形的序列，調度到表尾則切換到表頭繼續輪轉，調度表的輪轉函數如下所示：

void l_sch_tick(void)

{

  if(1==TM[LIN_TIMESLOT_MS].overflow_flag){

    TM[LIN_TIMESLOT_MS].overflow_flag=0;

    if(Cur_sch_item==&l_sch_table_main[l_MAIN_SLOTS-1]){

      Cur_sch_item=l_sch_table_main;

    }else{

      Cur_sch_item++;

    }

    Cur_frame.state=l_IDLE;

    Cur_frame.done=0;

    Cur_frame.error=0;

    if(Cur_sch_item->pid!=l_Freepid){  

      l_SendBreak();

    }else{

      ;

    }

    TimerStart(LIN_TIMESLOT_MS,Cur_sch_item->ticks,0,1);

  }

}

應用層功能還包括休眠和喚醒功能
，在此不再贅述。

結語

本文實現的LINxieyiqudongqimokuaikeyifangbiandejichengdaoyingyongchengxuzhong，bingqieduliyujutidechuliqihesuocaiyongdecaozuoxitong
，keyizhixinglianghao
，juyouhenhaodeshiyongjiazhihejiejianyiyi。