LIN总线车身系统逻辑控制的仿真设计(8)
时间:2017-01-18 13:27 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
随着汽车的一些智能控制功能转移到最小节点中，对于能满足这样要求的小而可靠的微处理器的需求不断增加。LIN网络方案使大量节点之间的互连变得简单、经济高效，因此是理想的解决方案。不过系统设计人员在设计时仍应考虑其它因素。 2.2 功能描述 LIN可以通过软件满足对低功耗、低系统成本、功能增加甚至减少汽车总重量的要求。LIN协议不需要单片机给予过多的硬件支持，通过使用一个简单的USART或增强型USART就可以实现。USART支持诸如自动波特率检测等功能，这意着在LIN应用中可以使用一个简单的质优价廉的8位单片机。还有一个优点就是LIN在协议层不需要复杂的操作系统，不多的软件开销还使得设计人员能够选择存储器容量较小的单片机。 如何运用像LIN这样的简单协议对汽车进行控制呢？以车镜控制为例，如图2所示。许多汽车的车镜相互之间仍是硬连接，或者在豪华型汽车中通过CAN这样的昂贵协议连接，其实利用LIN总线就可以方便地将左右车镜和四向仪(可以改变车镜位置的四方向开关)连接起来。在典型的LIN方案中，四向仪是主节点，两个车镜是从节点。四向仪读取按键的状态，将报文发送给相应的车镜。 图2.2 LIN网络在车镜控制上的应用 2.3 仿真方案 首先设计相应的软件，测试系统LIN节点通信功能。考虑到LIN总线本身的目的即为降低成本和高效，在此基础上我设计制作了一个UDP通讯软件，通过传输层设计来模拟LIN总线数据帧以及通过网络实现LIN总线的通信方式。尽管UDP可靠性并不是很高，但是在有些情况下UDP协议可能会变得非常有用，因为UDP具有TCP所望尘莫及的速度优势。其次通过仿真软件，测试多节点通信，以及节点消息互相发送。节点通讯即主从节点之间可以互相发送信息，主节点通过发送含有节点号和器件号的数据，以此达到控制目标器件的效果。再次测试节点间数据协议实现，最后测试整个模块功能。 3 详细设计 3.1 拓扑设计 LIN协议是面向车辆低端分布式应用的一类串行通信协议。LIN设计目标作为CAN的下层网络，同CAN相结合可构成车辆应用中的分层网络结构。LIN补充了当前的车辆内部多重网络，并且为实现车内网络的分级提供了条件，这可以有助于车辆获得更好的性能并降低成本。此次主要设计了LIN总线网络拓扑结构图，并对LIN节点的软硬件（主要是硬件）进行了设计调试，最后连接车身电器试验台进行了测试。 此次设计的车身网络，是将LIN作为CAN系统的下层网络，这里设计了两种总线拓扑结构，第一方案如图3所示。在该方案中，节点主要是按照LIN总线按物理位置设置节点，即物理位置相近的电器元件连接到一个节点控制单元，各元件的信号通过控制单元与LIN总线进行通讯。这种方案成本极低，但是在这种方案中，由于每个从节点上需要实现很多功能，会导致主节点负荷较大，并且节点数过多会导致网络阻抗降低，影响通讯的准确性，所以一般来说我们采用第二种方案。 图3.1 CAN-LIN总线拓扑结构 第二种方案如图4所示，该方案在设计时兼顾了电器设备的功能和位置，主节点包括车灯节点，座椅节点，车门节点，仪表节点和空调节点。仪表节点主要是接收各节点发送的状态及诊断信号，并在显示在仪表板上。其他节点的主节点均为控制节点，接收控制信号，从节点为执行节点，执行从主节点发来的任务，并把主节点需要的信息反馈给主节点。上层网络CAN总线上有5个节点，每一个CAN节点又是下层LIN网络上的主节点。 (责任编辑：qin) |