目前,能够满足成本、安全性和通讯速度需求的主要通讯标准有三种:FlexRay、CAN(控制器局域网络)、LIN(本地互联网络)。
三种协议比较
FlexRay:高速度(每信道高达10Mbps)、双信道、时间触发、强大的容错协议,设计用作骨干网。一般的目标应用是所谓的X-by-wire(线控)概念。其目的是通过电子信号传输来替代传统的制动踏板和制动器或方向盘和车轮之间的机械传动。
CAN:中等速度(最高1Mbps)、单信道、双线容错协议,目前不仅在汽车业,还在许多工业应用中广泛使用。CAN协议的目标应用可以包括电机控制、悬架控制和车内信息娱乐功能。
LIN:低速(最高20kbps)、单线低成本协议,可用于终端节点应用。LIN的概念注定这种协议用于传感器/执行器中,一般用于低速通讯,即速度不是关键因素的应用中。
其中,LIN是一种低成本的串行通讯协议,主要用于汽车的分布式电子系统和基于网络的车辆概念中。LIN基于通用的UART/SCI接口,可以20kbps的波特率保证数据的可靠传输。LIN总线一般应用于集成装置,比如门、方向盘、座椅、温度控制和发动机冷却风扇等。在这些装置中,LIN网络对成本敏感的特性使其采用了一系列先进的机械电子装置,如智能传感器/执行器。此外,通过用数字编码代替模拟编码,机械电子装置可以轻松连接到车辆网络系统,并易于进行各种诊断和维修,包括系统的重新编程和更新。
LIN协议的另一个主要特征是从节点中可以自动完成同步而无需晶振或陶瓷振荡器。这一特性和基于SCI的通讯的简便性是任何LIN实施提供经济高效性的主要因素。
1996年,沃尔沃和Volcano通讯(VCT)为Volvo S80系列开发了一种基于UART/SCI的协议,即Volcano Lite。此协议是车辆通讯系统不可缺少的组成部分。1997年,摩托罗拉公司与沃尔沃和沃尔沃通讯合作,帮助它们改进Volcano Lite协议以满足各种不同需求(比如无需晶振的从设备自动同步),并制定可以支持各种半导体产品的开放标准。1998年12月,Audi、BMW、Daimler Chrysler和VW也加入进来,由此形成了LIN协会(http://www.lin-subbus.org)。
LIN 1.0版于1999年7月发布,并受到一些汽车公司使用的VLIT总线的严重影响。LIN标准在2000年经过两次更新,从而产生LIN1.2版本。 2002年11月,LIN协会颁布LIN1.3版标准,主要对物理层进行修改,提高了节点之间的兼容性。
当前的标准版本即LIN2.0,是2003年9月发布的。由于Audi、BMW、Daimler Chrysler、VW、Porsche和VCT汽车公司在实施过程中发现了一些问题,所以,LIN的新版本目前正在制定当中。2005年5月,VCT被Mentor Graphics (http://www.mentor.com)收购,成为一个大公司的组成部分,因而能持续支持和开发VCT的完整产品线。
LIN 2.0规范包
LIN规范2.0版反映了LIN协会指出的发展趋势。它还包括了SAE J2602 Task Force提供的信息,尤其是在现有从节点的使用方面。LIN2.0规范包包含以下部分:
(1)LIN物理层规范:描述了物理层,包括比特率、时钟容限(clock tolrerance)等。
(2)LIN协议规范:描述了LIN的数据链路层。
(3)LIN API规范:描述了网络和应用程序之间的接口,包括配置和诊断层。
(4)LIN配置语言规范:描述了LIN说明文件的句法和语义,此说明文件用于配置完整的网络,并作为开发和分析工具的输入信息。
(5)LIN诊断和配置规范:描述了可部署在数据链层上,为诊断消息和节点配置提供信息的服务。
(6)LIN节点功能语言规范:定义了用来描述现有从节点的格式。这些从节点可与即插即用工具一同使用,以自动创建LIN描述文件。
SAE J2602 LIN工作组
SAE J2602的目标是通过满足LIN2.0的模糊、矛盾或可选的要求来提高网络中不同LIN设备之间的可互操作性和可交互能力。J2602的规定与LIN2.0规范的主要不同之处包括:
(1)波特率固定在10.417Kbps。
(2)由于斜率针对固定的波特率进行了优化,可以实现更好的EMC。
(3)不推荐从节点之间的通讯。
(4)不允许基于事件的消息。
(5)除了休眠和有目标的复位(Sleep and Targeted Reset)外,所有配置和诊断服务都是可选的。
SAEJ2602还提出了LIN2.0中没有的其它要求(如容错操作、网络拓扑和内置的标准化报告等)。一般来说,SAEJ2606的设计考虑了实施定制从节点的长期目标,而LIN2.0假设使用基于MCU的实施。因此,J2602期望通过定制从节点来进一步节约成本。
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