越來越多的電子系統(tǒng)都需要更可靠的互連解決方案，  而LIN總線正成為汽車串行通信的新興標準。

對于汽車制造商來說，非常重要的三大問題就是燃料效率、可靠性和成本。隨著汽車設計中電子系統(tǒng)越來越多，問題也變得越來越復雜。這些子系統(tǒng)每個都會增加成本，而且還需要良好的互連策略，從而為汽車設計人員提出了更多挑戰(zhàn)。

僅僅簡單地用導線將這些新的電子系統(tǒng)連接起來并不能構成可行的解決方案。解決問題的一種方法是利用串行通信總線來代替電子模塊間的連線。采用串行通信總線可減小導線束中導線的數量和連接數量，從而降低成本并提高可靠性。同時由于設計重量減輕，還可提高燃料效率。

目前汽車應用中使用比較廣泛的兩種數字總線標準是CAN(控制區(qū)域網絡)總線和J1850。根據速度、總線延遲和成本等因素，每種總線適合于汽車市場中的特定應用。一種稱為LIN(本地互連網絡)的新總線標準可補充原來較為成熟的總線結構，覆蓋原來的總線不太擅長的應用。

LIN總線是由LIN聯盟(這是由汽車、軟件和半導體制造商組成的一個非贏利組織)制定的。LIN總線是A級總線，也就是說，它是一種低速總線。LIN總線的最大通信速率為20 Kb/s。同時還可提供有保證的時延，即從網絡中一個特定結點到另一個結點的通信可保證在規(guī)定的時間內完成。

LIN總線的最大優(yōu)點是其實現成本低，一個LIN總線結點的成本大約僅為類似CAN總線結點的一半。

需要指出的是，開發(fā)LIN總線并非是要與其它總線結構競爭，相反是為了與其它總線形成互補關系。具體來說，LIN總線可以做為兩級總線結構中的第二級，其中CAN總線可做為一級主干總線。在這種結構中，有些CAN總線結點還可做為網關，即做為本地LIN總線的主結點。

LIN總線協議基于通用的UART字節(jié)接口，因此實現方式豐富靈活。LIN協議采用主/從通信機制?？偩€包括一個主結點和一個或多個從結點。主結點除了驅動所有消息的傳輸外，還完成所有的仲裁和沖突管理工作。這進一步簡化了從結點，從而降低了其成本。

總線上的所有通信都以消息形式進行，消息有確定的格式，稱為消息幀。消息幀由頭(header)信息字段和響應(response)字段組成。頭信息進一步分成幾個字段。第一個是同步中斷字段，由13個‘0’比特位和至少一個‘1’比特位組成，用來標志幀的開始。然后是由一系列交替出現的‘1’和‘0’組成的同步字段，可使每個從結點都可同步到主結點所設定的位速率；最后是標志字段，標志出所需要的消息以及響應字段的長度。

只有主結點可以啟動消息傳輸過程，這是通過向所有結點發(fā)送一個頭字段實現的。頭字段中的標志字段告訴網絡中的所有從結點應該做出什么樣的響應?？赡艿捻憫ǎ簭捻憫侄沃薪邮兆止?jié)數據；在響應字段中發(fā)送字節(jié)數據；或者什么都不做。每一從結點都分析頭信息字段，并且必須準備好在幀的響應字段發(fā)送或接收數據。

當利用傳統(tǒng)的內置UART的微控制器(MCU)來實現LIN總線時，字節(jié)級的編碼和解碼既簡單又高效。然而，創(chuàng)建并解釋整個消息幀的工作則需要更多通常MCU中所沒有的資源。

例如，利用同步字段來確定位速率，這是每個從結點必須在每條消息的起始要做的工作。在傳統(tǒng)MCU上要實現這一功能需要一個硬件定時器和軟件查詢，這對處理器構成很大的負擔。另一個例子是所有結點都需要檢測幾種錯誤情形，而這種錯誤可能發(fā)生在每一位，因此可能需要消耗大量的處理能力?？偟膩碚f，LIN總線協議的所有這些特點要么需要大量的CPU開銷，要么就需要只有少數MCU才能提供的專用硬件資源。

PSoC的機會和優(yōu)點

Cypress公司的可編程系統(tǒng)芯片(PSoC)器件提供了第三種選擇。開發(fā)該系列產品的目的就是要代替?zhèn)鹘y(tǒng)的固定功能MCU。每一個PSoC器件都是一個集成有微控制器的混合信號陣列。組成這些混合信號陣列的可編程模擬和數字電路劃分成稱為PSoC模塊的邏輯模塊(參看圖1)。每一模塊可完成一系列功能，包括許多標準外設功能。因此在應用中，可配置構成“完美”的外設組。數字PSoC模塊可用來完成LIN總線接口所需要的所有硬件功能，從而將CPU從這些工作中解放出來。

除了減輕CPU的開銷以外，同時還可減少LIN總線功能所使用的數字資源。更多的資源可用于完成其它功能。這種結構的動態(tài)可重構特點使得在器件工作過程中可動態(tài)選擇器件的不同配置來完成不同的功能。

動態(tài)重構可大大方便基于PSoC的LIN總線設計。由于LIN總線傳輸有三個明確的階段：頭傳輸/接收、數據發(fā)送和數據接收，PSoC器件可以在每個階段重新配置其數字模塊資源來實現LIN總線協議所需要的不同功能。能夠這樣做是因為決定芯片配置的信息存儲在基于RAM的寄存器中，在啟動時從閃存?zhèn)鬏敂祿⑿酒渲脼橐粋€初始狀態(tài)。因此，用戶代碼可在任何時間改變這些寄存器中的數值，從而改變PSoC資源的配置。

實現LIN總線協議需要的代碼存儲器很小(如果PSoC用做從結點約為1.5 K字節(jié)，用做主結點約1K字節(jié))。Cypress的PSoC器件可以提供最大16K的閃存，因此可以將大多數程序空間留給應用程序。驅動器管理所需要的CPU開銷也非常低，僅需要大約10%的CPU周期，大多數硬件PSoC模塊(5/8)都可以留給主應用使用。

Cypress公司設計了一個LIN總線參考設計板，可以用來對基于PSoC的LIN總線結點設計進行評估。這一參考設計是一個完整設計套件(CY3220LINBUS-RD)的一部分。實現LIN總線通信的軟件可從www.cypressmicro.com網站下載。不需要許可費用。

越來越多的電子系統(tǒng)都需要更可靠的互連解決方案，  而LIN總線正成為汽車串行通信的新興標準。

對于汽車制造商來說，非常重要的三大問題就是燃料效率、可靠性和成本。隨著汽車設計中電子系統(tǒng)越來越多，問題也變得越來越復雜。這些子系統(tǒng)每個都會增加成本，而且還需要良好的互連策略，從而為汽車設計人員提出了更多挑戰(zhàn)。