基于普通单片机的LIN协议实现方案

文章摘要：3. 1基于单片机通用串口LlN协议的实现 基于单片机通用串口的LIN协议的实现方法主要是针对具有通用串口的单片机来讲的。这类单片机的代表当属最常用的51系列单片机，如Atmel公司的AT89C51／52。(1)基于单片机串口LlN主节点的实现 由LIN协议的分析可知，在一次帧通信过程中，主从节点在大部分时间里是以标准的串行通信数据帧的形式交换数据的，这也是LIN协议可以基于单片机通用串口实现的原因。帧通信的关键是要实现主节点和从节点的同步。在同步过程中，主、从节点所执行的操作是不同的：主机节点的任务是要发送报文头，从节点的任务是接收和判断报文头，实现与主节点的同步。报文头

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3. 1基于单片机通用串口LlN协议的实现
      基于单片机通用串口的LIN协议的实现方法主要是针对具有通用串口的单片机来讲的。这类单片机的代表当属最常用的51系列单片机，如Atmel公司的AT89C51／52。
(1)基于单片机串口LlN主节点的实现
      由LIN协议的分析可知，在一次帧通信过程中，主从节点在大部分时间里是以标准的串行通信数据帧的形式交换数据的，这也是LIN协议可以基于单片机通用串口实现的原因。帧通信的关键是要实现主节点和从节点的同步。在同步过程中，主、从节点所执行的操作是不同的：主机节点的任务是要发送报文头，从节点的任务是接收和判断报文头，实现与主节点的同步。报文头的间隔场是一个基于主机节点时钟频率的13个以上位时(bit time)和至少1个位时的间隔界定符。对主节点来讲，这一部分是实现主节点功能的关键。间隔场和间隔界定符的实现可采用改变串口波特率，用串口输出特定数据的方法来实现。例如在一般情况下，单片机采用19.2kb／s波特率的速率传输数据，可先将串口的波特率设置为9.6kb／s，则传输0xc0这样一个数据就可以实现按照19.2kb／s的波特率来计算位时的同步间隔和同步间隔界定符的位时长度要求(因若采用19.2kb／s的传输率传输00数据只能实现10个位时的同步间隔符，无法达到13个位时的要求)。随后的PID场的发送和数据场的发送或接收，可以基于单片机的通用串口以正常的19.2.kb／s的波特率来操作。
      基于串口LlN主节点硬件原理如图3所示。

      主节点在一次帧通信过程中，要根据通信过程中不同的阶段，将串口设置成不同波特率的发送或者接收状态，以完成报文头间隔场、同步字节场的发送，保护标识符字节场的发送，及下一个阶段的接收或者发送数据过程。
(2)基于单片机串口LlN从节点的实现
      从节点实现的关键是能够正确实时地接收报文头，达到与主节点的同步，为下一步的数据交换做好准备。基于单片机通用串口构成的LIN从节点的实现方案有两种：一种是查询方式，另一种是中断方式。两种方法的区别在于报文头接收判断方法的不同。查询方式硬件原理如图4所示。

      同样，从节点也要求准确的波特率和计时，对时钟要求较高。建议采用22.1184MHz晶振。
      在查询方式的硬件电路中，为了能及时感受到主节点报文头的起始阶段，可以将串口接收数据端，RXD端与单片机的一个外部中断触发端口(INTl或INT0)相连。这样，当主节点发送过来的间隔场的下降沿到来时，就可以实时地触发从节点进入对报文头的接收查询程序段。在报文头的接收查询过程中，从节点自总线电平下降沿到来之际，就对总线显性电平(低电平)持续的时间进行累积计算，直到发现总线恢复为隐性电平(高电平)为止。如果此段持续时间大于11个主节点工作位时时间，那么从节点就断定是一次帧通信的开始。接着从节点对同步字节场的接收作好准备，在同步字节场开始位的第一个下降沿起，连续对同步字节场的后4个下降沿进行计时累加，最后将得到的计时时间除以8，得到主节点发送数据的位时时间，即主节点下一步将要进行数据通信的波特率。从节点以此作为串口波特率设定值，通过串口与主节点交换数据。随后的串口发送或接收数据可采用串口查询或中断
的方式进行。
      间隔场和同步字节场的计时方法有两种：一种方法是采用软件模拟一个位时时间，在各阶段通过计算调用位时程序次数间接计算出时间；另一种方法是将定时器TO设定成定时一个位时时间后中断，在各个阶段查询定时器T0中断次数，通过计算TO中断次数的差值，也可以间接算出各个阶段的持续时间长度。

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