利用双节点位置检测技术提高LIN总线性能

文章摘要：图3：安森美半导体的解决方案在每个节点都含有一个高压(HV)开关，从而允许从节点传送或阻止总线两个部分之间的通信。分配地址(如图4所示)的过程始于启动或重置阶段，即当从节点进入初始状态时，此时高压开关处于开启状态。LIN总线的所有部分均被分隔开，只有与主节点直接相连的从节点才会对来自主节点的LIN信息头做出反应。主节点发送初始化命令后，上述从节点获得地址并关闭其通往总线下一部分的高压开关。这使得第二个从节点可以和主节点进行联络，以便依次获取其地址。该过程如此继续下去，直到所有节点都获得各自的地址为止。实际上，基于开关的系统在遵循上概基本原理的同时，通常要将开关功能从外部电子节点LIN1和LIN

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　　图3：安森美半导体的解决方案在每个节点都含有一个高压(HV)开关，从而允许从节点传送或阻止总线两个部分之间的通信。

　　分配地址(如图4所示)的过程始于启动或重置阶段，即当从节点进入初始状态时，此时高压开关处于开启状态。LIN总线的所有部分均被分隔开，只有与主节点直接相连的从节点才会对来自主节点的LIN信息头做出反应。主节点发送初始化命令后，上述从节点获得地址并关闭其通往总线下一部分的高压开关。这使得第二个从节点可以和主节点进行联络，以便依次获取其地址。该过程如此继续下去，直到所有节点都获得各自的地址为止。

　　实际上，基于开关的系统在遵循上概基本原理的同时，通常要将开关功能从外部电子节点LIN1和LIN2移入收发器的低压部分(如图5所示)。实际上，每个从节点都包含了一个完整LIN收发器的两种情况。信息流的传播或阻止都是通过对发往各个发送器和来自各个接收器的逻辑信号进行控制而实现的。这免除了安装能经受汽车系统中严苛环境条件(尤其是脉冲干扰、系统ESD和EMC)的开关的需求，且提高了可靠性。

　　在正常操作期间，为保证各电线部分在逻辑上表现为一根单独的总线，每个从节点上发送器和接收器的逻辑互连电路必须确保总线信号双向正确传送。在其中一个LIN连接引脚上接收到的数据必须被发送至其它引脚，反之亦然。因此，数字模块实际上起到了中继系统的作用。

　　该设计对精确度的要求确保了系统时序的正确性(如图6所示)。当其中一个LIN互连引脚接收到显性状态时，必须立即向其它LIN引脚重复发送，并进而发送到菊花链上。但是，当初始显性状态结束，中继机制在将这种变化沿菊花链传递时不可避免地会有轻微的时间延迟。这样一来，持续的显性状态自身可被传回网络的初始启动部分，导致两条总线将永久保持显性的互锁状态。因此，必须引入额外延时概念，在此期间，总线状态被视为不能够有效重复。这种延时必须能够涵盖中继系统最差情况下的总延时。额外延时的逻辑实现被称为反馈抑制。当然，同样的论点双向适用。因而，包含反馈抑制的中继器功能相对于两个LIN连接是完全对称的。

　　除了采取措施避免互锁之外，设计工程师还必须确保信号传送延时问题在系统中得到解决。采用中继器会不可避免地引入时间延迟，这是因为每个信号首先必须被正确地接收，然后才能被再次发送。由于每个从节点都包含一个中继器，因此整条总线上的总信号延迟必须被视为总线各个部分的所有部分延迟之和。在设计该系统的LIN进度表时，就必须考虑总信号延时。但是，通过计算和仿真表明，对于所有的LIN应用来说，这种延时的影响是可以接受的。

　　采用双中继器连接和寻址的方法能够克服基本LIN系统的许多局限性。尤其是，它允许主节点对故障从节点进行定位，这是因为一旦地址分配成功，主节点马上就可以收到反馈。此外，节点位置检测是基于正常信号电平的信息交流进行的，这就意味着自动寻址过程的可靠性和正常模式通信一样高。

　　这项技术的另一个优势是设计简单。在同一节点中仅需使用基本LIN收发器两次，并能够实现完全的数字互连。相反，电流测量方法要求设计具有较精确的电压测量电路，以便实现在恶劣条件下的工作。因此，双LIN节点在设计上更加便单快捷，从而减少了开发成本和风险。

　　此外，除了主节点在一端的单条线性总线外，还有可能部署其它拓扑结构。例如，树状拓扑结构可通过将每个双LIN节点连接到树状结构(如图7所示)中的两个分支点来实现。由于自动寻址过程仍然能够区分出节点与哪个分支连接，因此能够实现正确的节点位置检测。同样，实现诸如环状和嵌套环状等其它复杂拓扑结构也是有可能的。

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