目前,能夠滿足成本、安全性和通訊速度需求的主要通訊標(biāo)準(zhǔn)有三種:FlexRay、CAN(控制器局域網(wǎng)絡(luò))、LIN(本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò))。
三種協(xié)議比較
FlexRay:高速度(每信道高達(dá)10Mbps)、雙信道、時(shí)間觸發(fā)、強(qiáng)大的容錯(cuò)協(xié)議,設(shè)計(jì)用作骨干網(wǎng)。一般的目標(biāo)應(yīng)用是所謂的X-by-wire(線控)概念。其目的是通過電子信號(hào)傳輸來替代傳統(tǒng)的制動(dòng)踏板和制動(dòng)器或方向盤和車輪之間的機(jī)械傳動(dòng)。
CAN:中等速度(最高1Mbps)、單信道、雙線容錯(cuò)協(xié)議,目前不僅在汽車業(yè),還在許多工業(yè)應(yīng)用中廣泛使用。CAN協(xié)議的目標(biāo)應(yīng)用可以包括電機(jī)控制、懸架控制和車內(nèi)信息娛樂功能。
LIN:低速(最高20kbps)、單線低成本協(xié)議,可用于終端節(jié)點(diǎn)應(yīng)用。LIN的概念注定這種協(xié)議用于傳感器/執(zhí)行器中,一般用于低速通訊,即速度不是關(guān)鍵因素的應(yīng)用中。
其中,LIN是一種低成本的串行通訊協(xié)議,主要用于汽車的分布式電子系統(tǒng)和基于網(wǎng)絡(luò)的車輛概念中。LIN基于通用的UART/SCI接口,可以20kbps的波特率保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。LIN總線一般應(yīng)用于集成裝置,比如門、方向盤、座椅、溫度控制和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇等。在這些裝置中,LIN網(wǎng)絡(luò)對(duì)成本敏感的特性使其采用了一系列先進(jìn)的機(jī)械電子裝置,如智能傳感器/執(zhí)行器。此外,通過用數(shù)字編碼代替模擬編碼,機(jī)械電子裝置可以輕松連接到車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),并易于進(jìn)行各種診斷和維修,包括系統(tǒng)的重新編程和更新。
LIN協(xié)議的另一個(gè)主要特征是從節(jié)點(diǎn)中可以自動(dòng)完成同步而無需晶振或陶瓷振蕩器。這一特性和基于SCI的通訊的簡(jiǎn)便性是任何LIN實(shí)施提供經(jīng)濟(jì)高效性的主要因素。
1996年,沃爾沃和Volcano通訊(VCT)為Volvo S80系列開發(fā)了一種基于UART/SCI的協(xié)議,即Volcano Lite。此協(xié)議是車輛通訊系統(tǒng)不可缺少的組成部分。1997年,摩托羅拉公司與沃爾沃和沃爾沃通訊合作,幫助它們改進(jìn)Volcano Lite協(xié)議以滿足各種不同需求(比如無需晶振的從設(shè)備自動(dòng)同步),并制定可以支持各種半導(dǎo)體產(chǎn)品的開放標(biāo)準(zhǔn)。1998年12月,Audi、BMW、Daimler Chrysler和VW也加入進(jìn)來,由此形成了LIN協(xié)會(huì)(http://www.lin-subbus.org)。
LIN 1.0版于1999年7月發(fā)布,并受到一些汽車公司使用的VLIT總線的嚴(yán)重影響。LIN標(biāo)準(zhǔn)在2000年經(jīng)過兩次更新,從而產(chǎn)生LIN1.2版本。 2002年11月,LIN協(xié)會(huì)頒布LIN1.3版標(biāo)準(zhǔn),主要對(duì)物理層進(jìn)行修改,提高了節(jié)點(diǎn)之間的兼容性。
當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)版本即LIN2.0,是2003年9月發(fā)布的。由于Audi、BMW、Daimler Chrysler、VW、Porsche和VCT汽車公司在實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題,所以,LIN的新版本目前正在制定當(dāng)中。2005年5月,VCT被Mentor Graphics (http://www.mentor.com)收購,成為一個(gè)大公司的組成部分,因而能持續(xù)支持和開發(fā)VCT的完整產(chǎn)品線。
LIN 2.0規(guī)范包
LIN規(guī)范2.0版反映了LIN協(xié)會(huì)指出的發(fā)展趨勢(shì)。它還包括了SAE J2602 Task Force提供的信息,尤其是在現(xiàn)有從節(jié)點(diǎn)的使用方面。LIN2.0規(guī)范包包含以下部分:
(1)LIN物理層規(guī)范:描述了物理層,包括比特率、時(shí)鐘容限(clock tolrerance)等。
(2)LIN協(xié)議規(guī)范:描述了LIN的數(shù)據(jù)鏈路層。
(3)LIN API規(guī)范:描述了網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序之間的接口,包括配置和診斷層。
(4)LIN配置語言規(guī)范:描述了LIN說明文件的句法和語義,此說明文件用于配置完整的網(wǎng)絡(luò),并作為開發(fā)和分析工具的輸入信息。
(5)LIN診斷和配置規(guī)范:描述了可部署在數(shù)據(jù)鏈層上,為診斷消息和節(jié)點(diǎn)配置提供信息的服務(wù)。
(6)LIN節(jié)點(diǎn)功能語言規(guī)范:定義了用來描述現(xiàn)有從節(jié)點(diǎn)的格式。這些從節(jié)點(diǎn)可與即插即用工具一同使用,以自動(dòng)創(chuàng)建LIN描述文件。
SAE J2602 LIN工作組
SAE J2602的目標(biāo)是通過滿足LIN2.0的模糊、矛盾或可選的要求來提高網(wǎng)絡(luò)中不同LIN設(shè)備之間的可互操作性和可交互能力。J2602的規(guī)定與LIN2.0規(guī)范的主要不同之處包括:
(1)波特率固定在10.417Kbps。
(2)由于斜率針對(duì)固定的波特率進(jìn)行了優(yōu)化,可以實(shí)現(xiàn)更好的EMC。
(3)不推薦從節(jié)點(diǎn)之間的通訊。
(4)不允許基于事件的消息。
(5)除了休眠和有目標(biāo)的復(fù)位(Sleep and Targeted Reset)外,所有配置和診斷服務(wù)都是可選的。
SAEJ2602還提出了LIN2.0中沒有的其它要求(如容錯(cuò)操作、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛢?nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)化報(bào)告等)。一般來說,SAEJ2606的設(shè)計(jì)考慮了實(shí)施定制從節(jié)點(diǎn)的長(zhǎng)期目標(biāo),而LIN2.0假設(shè)使用基于MCU的實(shí)施。因此,J2602期望通過定制從節(jié)點(diǎn)來進(jìn)一步節(jié)約成本。
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