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实用LIN协议驱动程序的设计

发布于：2024-07-17 编辑：匿名来源：网络

简介：　　LIN总线是CAN总线的有效补充，在低端车身电子领域取代CAN总线。

既能满足功能要求，又能节省成本。

对成本更加敏感的国产汽车已被广泛使用。

与CAN总线不同，CAN总线有专用的协议驱动程序，用户无需管理底层通信，而是直接编写应用程序。

1、LIN总线没有专用的协议驱动程序。

一般需要基于SCI模块使用软件来实现其底层通信。

笔者为某国产汽车设计了一款LIN主节点产品。

基于LIN 2.0规范，首先介绍了LIN协议驱动程序的功能，然后从数据链路层和应用层介绍了协议驱动程序的关键设计技术。

　　1 驱动功能：　　LIN规范定义了数据格式、消息格式和基于时间片的调度通信机制。

作为LIN主节点，需要实现的功能包括：　　1。

消息封装并根据消息格式发送、接收和解析、填充/提取ID和数据；　　2。

通信管理，以调度的形式控制时间片的轮换和相应帧的发送；　　3。

网络管理、睡眠和唤醒；　　LIN总线采用8N1 SCI数据格式，协议驱动程序基于SCI以软件形式实现。

软件是“数据+操作” 2、作为一个可重用、可移植性强的软件模块，其数据结构和API函数的设计是软件模块设计的两个重要组成部分。

下面从数据链路层和应用协议驱动程序的数据结构设计和API函数设计两个方面进行介绍。

　　2 数据链路层：　　数据链路层主要实现LIN报文的发送和接收。

报文格式如图1所示：　　图1 LIN报文格式　　LIN报文由报文头+响应组成。

消息头包括三部分：同步间隔、同步字段和标识符。

实用LIN协议驱动程序的设计

同步间隔为10bit 0，同步字段为0x55，标识符唯一标识该消息；响应包括数据和验证。

和两部分。

消息数据长度是由应用层设计指定的，也可以认为是由标识符唯一指定的。

校验和包括经典校验和和增强校验和两种方法，均采用带进位的加法计算。

，不同之处在于经典校验和只检查数据，而增强校验和的校验和包含标识符。

诊断消息使用经典校验和，其他消息使用增强校验和。

　　由于LIN物理层是单线通信，采用多从机时间片轮换的方式，不存在CAN总线3的总线竞争问题，因此LIN节点发送的数据可以读回相同的数据，以及消息的发送和接收可以统一在SCI的接收中断中，以状态机4的形式实现。

状态对应于消息的各个组成部分。

状态机的跳转条件是数据接收中断。

根据LIN消息结构，设计如下形式的结构体：　　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是标识符，data是消息数据，datalen是数据长度，checksum是校验和，state为状态机状态，其类型定义如下：　　typedef enum　　{　　l_IDLE,　　l_BREAK,　　l_SYNC,　　l_PID,　　l_DATA,　　l_CHECKSUM　　}l_state;　　状态机设计在SCI接收中断处理函数中实现。

部分实现如下：　　void l_ifc_rx_BcmIfc(void)　　{　　uchar ch,tmp,i;　　ch= Lin_periph[SCIDRL];　　switch(Cur_frame.state){ 　　情况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;　　}否则{　　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;　　情况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;　　}　　}　　在声明变量和函数时，均以“l_”开头，这样可以避免跟其他模块在变量和函数命名空间上的冲突，从而增强了可移植性。

　　3应用层：　　应用层主要实现报文信号访问及通信管理。

　　3.1信号访问　　首先根据信号在消息数据域中的位置和长度，为每个消息的数据域设计相应的结构体，然后以结构体成员变量的形式访问信号。

以阳光传感器与该节点通信发送的消息为例。

消息数据字段长度为l_SunSensLen=4。

其信号包括阳光采样值、大灯操作请求、小灯操作请求等。

消息数据字段结构如下所示：　　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;　　为了方便使用，定义一个 union 如下：　　typedef union　　{　　l_u8 data[l_SunSensLen];　　l_ss_msgType sun感觉；　　}l_ss_msgBuf;　　为此消息数据字段l_SunSens定义全局变量l_ss_msgBuf;采取“无”带复制的访问方式5，直接对LIN信号赋值并获取值，如读写l_SunSens.sunsens.l_ss_headlampreq来实现对大灯操作请求信号的访问。

采用这种方式的原因是采用调度方式的LIN消息周期是固定的，信号变化速度是调度长度的整数倍，对于LIN应用来说，基本上在几百毫秒的数量级。

应用程序对LIN非常敏感。

信号数据的访问速度远大于这个变化速度，即数据在变化之前就已经被访问了，并且节省了变量空间　　3.2 通信管理　　LIN通信使用时间。

调度管理是调度通信的核心，调度条目的数据结构如下：　　typedef struct　　{　　uchar handle;　　uchar pid;　　 l_Resp_mode 模式;　　uchar datalen;　　uchar *data;　　uchar 刻度;　　}l_sch_table_item;　　调度表是一个l_sch_table_item结构体数组，pid表示该条目对应的是哪条消息，mode表示节点是发送还是接收数据字段，*data是消息数据字段结构体的地址，ticks是时间长度slot，在初始化调度数组时，将消息数据字段结构体变量的地址赋给调度表项中的*data，从而实现访问方法部分的“无需复制的访问方法”。

调度表是一个循环序列。

当时间表到达表尾时，切换到表头并继续旋转。

调度表的轮转函数如下：　　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;　　}否则{　　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);　　}　　}　　应用层函数还包括睡眠和唤醒函数，这里不再详细介绍。

　　结论　　本文实现的LIN协议驱动模块可以轻松集成到应用程序中，并且独立于所使用的特定处理器和操作系统。

具有良好的可移植性，具有良好的实用价值和参考价值。

意义。

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