基于有限狀態(tài)機在LIN總線開發(fā)中的應用

???? 引言

　　隨著汽車智能化程度的提高和迅速升級換代的需要，汽車電子網(wǎng)絡正在由集中式控制向分布式控制發(fā)展。LIN總線作為CAN總線的有效補充，以低速率和低成本的實現(xiàn)有效解決了分布式控制帶來的成本增加問題。在筆者研制的車身分布式控制系統(tǒng)中，采用CAN總線和LIN總線連接各個控制單元，完成單元之間的數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)結構如圖1所示。

圖1 車身控制系統(tǒng)結構圖

　　該車身控制系統(tǒng)包括車燈模塊、車門模塊、車內(nèi)模塊、控制面板模塊和儀表盤模塊，分別完成對相應負載的控制和監(jiān)測，同時通過CAN總線完成數(shù)據(jù)交換。其中車燈模塊和車門模塊基于CAN/LIN總線以分布式的形式實現(xiàn)。本文重點論述的是LIN協(xié)議的實現(xiàn)。

　　LIN協(xié)議分析和狀態(tài)機的設計

　　有限狀態(tài)機是由一組狀態(tài)、一個起始狀態(tài)、輸入以及將輸入與當前狀態(tài)轉(zhuǎn)換為下一個狀態(tài)的轉(zhuǎn)換函數(shù)所組成，它是一個特殊的有向圖，包括一些狀態(tài)節(jié)點和連接這些狀態(tài)的有向弧。對特定的狀態(tài)機而言，首先要建立一些有效的狀態(tài)，然后設計相應的算法完成狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。

　　一個完整的LIN幀由間隔場、同步場、PID、數(shù)據(jù)場以及校驗和場組成，LIN協(xié)議驅(qū)動器要實現(xiàn)的便是依序完成間隔場和同步場的檢測、ID的發(fā)送和接收、數(shù)據(jù)場字節(jié)的發(fā)送和接收，最后完成校驗。狀態(tài)機形式與LIN協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范的定義相吻合，可以通過建立相應的狀態(tài)來描述相應的場從而描述整個 LIN幀，且可以通過監(jiān)控當前狀態(tài)，按照當前接收到的字節(jié)切換其狀態(tài)，從而以狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方式依序完成各個場的發(fā)送和接收。設計以下幾個狀態(tài)：IDLE、BREAK、SYNBYTE、 IDENTIFY、TRANCEIVE和 CHECKS UM，設置標志位state反映LINdriver的狀態(tài)，idle，pendin g，succe ss，當處于LIN正確通訊的中間狀態(tài)時，state=pending，當LIN通訊失敗，state=idle，當完成一次完整的LIN通訊，state=success。

　　狀態(tài)的監(jiān)控和轉(zhuǎn)換是在UART接收中斷服務程序中實現(xiàn)的。因為LIN總線采用單根線通信，UART外接 LIN物理層收發(fā)器，所以當UART發(fā)送的總線數(shù)據(jù)和接收到的總線數(shù)據(jù)一樣時，UART接收到的數(shù)據(jù)便是UART發(fā)送的數(shù)據(jù)，在接收中斷服務程序中完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換算法，如圖2。通過判斷當前狀態(tài)和接收到的數(shù)據(jù)切換LINdriver的狀態(tài)，同時更新標志位。

　
圖2 LIN協(xié)議狀態(tài)機

　　軟件設計

　　軟件設計流程如圖3所示。首先進行初始化，主要包括UART模塊的初始化和I/O腳初始化，設置波特率，使能接收中斷，設置LIN物理層收發(fā)器相應I/O腳方向及電平，然后在UART接收中斷服務程序中以狀態(tài)機的形式完成LIN通訊。下面結合LIN幀結構和 LINdriver的狀態(tài)轉(zhuǎn)換對該狀態(tài)機算法進行闡述。

圖3 軟件流程圖

LIN幀以間隔場起始的，LIN- driver的起始狀態(tài)為IDLE，此時state=idle。間隔場是一個13位0的場，引起接收中斷同時置位UART模塊的frameerror位，在UART接收中斷服務程序中，判斷接收到的數(shù)據(jù)為0x00且frameerror標志位為1時，便認為接收到了間隔場，這時LINdriver從 IDLE切換到BREAK，state=pending。

　　同步場是一個0x55的字節(jié)，當前狀態(tài)為BREAK時，如果接收到的數(shù)據(jù)為 0x55，LINdriver切換為SYNBYTE，state=pending保持不變，否則切換為IDLE，state=idle；

　　PID 是帶奇偶校驗的ID，它以低6 位 ID0-ID5表示ID，高兩位P0、P1是對該ID的奇偶校驗，當前狀態(tài)為SY NBYTE時，收到的數(shù)據(jù)便為PID。首先按照奇偶校驗算法對PID進行校驗，校驗通過再按照應用層協(xié)議對該PID進行過濾，過濾成功則 LINdriver切換為TRANCEIVE，校驗失敗或者過濾失敗則LINdriver返回IDLE，state=idle；

　　當前狀態(tài)為 TRANCEIVE時，接收到的數(shù)據(jù)便是數(shù)據(jù)場中字節(jié)，當數(shù)據(jù)接收完畢，LINdriver切換為CHECKSUM。當前狀態(tài)為CHECKSUM時，接收到的數(shù)據(jù)便為校驗和場，校驗成功，便置state=success，表示成功地完成了一次LIN通訊，這時數(shù)據(jù)場中的數(shù)據(jù)是有效的，可以用于應用程序；校驗失敗表示LIN通訊失敗，數(shù)據(jù)場中數(shù)據(jù)無效。

　　結語

　　本文針對普通單片機，借助于其片上 UART，以狀態(tài)機的形式實現(xiàn)了LIN協(xié)議驅(qū)動，降低了LIN的實現(xiàn)成本，運行可靠穩(wěn)定，符合LIN總線以低成本作為CAN總線有效補充的初衷。

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MOORE型有限狀態(tài)機的設計方案分析

隨著微電子技術的迅速發(fā)展，人們對數(shù)字系統(tǒng)的需求也在提高。不僅要有完善的功能，而且對速度也提出了很高的要求。對于大部分數(shù)字系統(tǒng)，都可以劃分為控制單元和數(shù)據(jù)單元兩個組成部分。通常，控制單元的主體是一個有限狀態(tài)機，它接收外部信號以及數(shù)據(jù)單元產(chǎn)生的狀態(tài)信息，產(chǎn)生控制信號序列。

2019-06-10 08:03:00

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Linux編程之有限狀態(tài)機FSM的理解與實現(xiàn)

有限狀態(tài)機（finite state machine）簡稱FSM，表示有限個狀態(tài)及在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移和動作等行為的數(shù)學模型，在計算機領域有著廣泛的應用。FSM是一種邏輯單元內(nèi)部的一種高效編程方法，在服務器編程中，服務器可以根據(jù)不同狀態(tài)或者消息類型進行相應的處理邏輯，使得程序邏輯清晰易懂。

2019-05-15 16:53:39

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基于有限狀態(tài)機的嵌入式系統(tǒng)串口通信幀同步方法設計

同類型或其他類型的中斷，從而造成主程序得不到執(zhí)行或后續(xù)中斷數(shù)據(jù)丟失。所以，嵌入式系統(tǒng)中的串口通信雖然看似簡單，但其中仍有許多問題值得研究，例如串口通信過程中的幀同步問題。本文針對該問題給出了逐次比較、基于FIFO隊列和基于狀態(tài)機的3種幀同步方法。通過測試、分析和比較得出，基于有限狀態(tài)機的方法是

2019-04-10 08:48:24

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使用層次型有限狀態(tài)機對售貨機控制器實現(xiàn)改造設計

有限狀態(tài)機是一種具有離散輸入輸出系統(tǒng)的模型，在任何時刻都處于一個特定的狀態(tài)。對于事件驅(qū)動的程序設計，它是非常有用的設計模型。在某一個狀態(tài)下有事件發(fā)生時，根據(jù)當前狀態(tài)和輸入事件的不同，選擇如何處

2020-05-03 17:49:00

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狀態(tài)機常見的3種類型狀態(tài)機案例設計

摩爾型的有限狀態(tài)機的輸出只與當前狀態(tài)有關，而與輸入信號的當前值無關，且僅豐時鐘信號邊沿到來時才發(fā)生變化。

2020-08-08 10:57:00

9319

使用函數(shù)指針的方法實現(xiàn)狀態(tài)機

之前寫過一篇狀態(tài)機的實用文章，很多朋友說有幾個地方有點難度不易理解，今天給大家換種簡單寫法，使用函數(shù)指針的方法實現(xiàn)狀態(tài)機。 狀態(tài)機簡介 有限狀態(tài)機FSM是有限個狀態(tài)及在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移和動作等行為

2020-10-19 09:36:53

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如何使用FPGA實現(xiàn)序列檢測有限狀態(tài)機

輸出部分外， 有限狀態(tài)機還含有一組具有“記憶”功能的寄存器，這些寄存器的功能是記憶有限狀態(tài)機的內(nèi)部狀態(tài)，它們常被稱為狀態(tài)寄存器。在有限狀態(tài)機中， 狀態(tài)寄存器的的下一個狀態(tài)不僅與輸入信號有關，而且還與該寄存器的當

2020-11-04 17:17:04

FPGA：狀態(tài)機簡述

本文目錄前言 狀態(tài)機簡介 狀態(tài)機分類 Mealy 型狀態(tài)機 Moore 型狀態(tài)機 狀態(tài)機描述一段式狀態(tài)機 二段式狀態(tài)機 三段式狀態(tài)機 狀態(tài)機優(yōu)缺點總結擴展-四段式狀態(tài)機 01. 前言 狀態(tài)機

2020-11-05 17:58:47

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基于有限狀態(tài)機的FlexRay時鐘同步機制

工作的能力，其信息傳輸?shù)拇_定性離不開其內(nèi)部的時鐘同步機制的支持。時鐘同步機制可根據(jù)該節(jié)點啟動的不同工作階段，定義成不同的工作狀態(tài)，如初始化、等待接收同步幀等?？紤]到傳統(tǒng)的FSM方法建立模型存在代碼難以復用、維護困難等問題，本文基于量子框架的角度，采用有限狀態(tài)機的方法對FlexRay時鐘同步機制進行研究。

2021-03-31 10:22:27

4603

使用Synplify設計安全的VHDL狀態(tài)機

Synplify的優(yōu)勢之一是有限狀態(tài)機編譯器。這是一個強大的功能，不僅具有自動檢測狀態(tài)機中的狀態(tài)的能力源代碼，并使用順序編碼，灰色編碼或一鍵編碼實現(xiàn)它們。但也要進行可達性分析，以確定所有可能的狀態(tài)達到并優(yōu)化掉所有無法達到的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換邏輯。因此，產(chǎn)生狀態(tài)機的高度優(yōu)化的最終實現(xiàn)。

2021-04-07 09:20:51

有限狀態(tài)機設計是HDL Designer Series的關鍵應用

有限狀態(tài)機的設計是HDL Designer Series?工具的關鍵應用。盡可能地對于設計人員編寫導致狀態(tài)機性能不佳的VHDL，可以使用HDL Designer用于生成VHDL的Series?工具

2021-04-08 10:05:23

基于事件驅(qū)動的有限狀態(tài)機介紹

? 一、介紹 EFSM(event finite state machine，事件驅(qū)動型有限狀態(tài)機)，是一個基于事件驅(qū)動的有限狀態(tài)機，主要應用于嵌入式設備的軟件系統(tǒng)中。 EFSM的設計原則是：簡單

2021-11-16 15:29:10

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基于STM32F103C8T6的多按鍵檢測 | 有限狀態(tài)機短按、長按識別 | 標準庫函數(shù)實現(xiàn)方法

制作航模遙控器需要用到多按鍵檢測，使用有限狀態(tài)機實現(xiàn)檢測短按、長按，修正了原文中的一些錯誤

2021-11-26 11:21:04

STM32實現(xiàn)按鍵有限狀態(tài)機（超詳細，易移植）

2021-12-17 18:37:10

C語言狀態(tài)機編程思想

關注、星標公眾號，直達精彩內(nèi)容文章來源：頭條-嵌入式在左C語言在右鏈接：https://www.toutiao.com/i6843028812112855564/有限狀態(tài)機概念有限狀態(tài)機...

2022-01-13 13:32:23

如何以面向?qū)ο蟮乃枷朐O計有限狀態(tài)機

有限狀態(tài)機又稱有限狀態(tài)自動機，簡稱狀態(tài)機，是表示有限個狀態(tài)以及在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移和動作等行為的數(shù)學計算模型，用英文縮寫也被簡...

2022-02-07 11:23:28

摩爾型狀態(tài)機與米利型狀態(tài)機的區(qū)別是什么

FSM有限狀態(tài)機，序列產(chǎn)生，序列檢測，是FPGA和數(shù)字IC相關崗位必須要掌握的知識點，在筆試和面試中都非常常見。

2022-03-14 17:42:09

20375

如何在Verilog中創(chuàng)建有限狀態(tài)機

本文描述了有限狀態(tài)機的基礎知識，并展示了在 Verilog 硬件描述語言中實現(xiàn)它們的實用方法。

2022-04-26 16:20:01

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介紹一種高效率的c語言狀態(tài)機

狀態(tài)機對于有一定編程經(jīng)驗的程序員一定會用到，因為對于我們的各種各樣的模塊他們都會有各種狀態(tài)，其他模塊都會根據(jù)這些狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行處理;同時在網(wǎng)絡編程方面也會根據(jù)網(wǎng)絡狀態(tài)和消息類型進行相應處理等等方面狀態(tài)機的使用是非常廣泛的，我們通常稱這種狀態(tài)機為有限狀態(tài)機—FSM。

2022-08-12 09:07:59

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如何構建基于狀態(tài)機的軟件系統(tǒng)

有限自動機（Finite Automata Machine）是計算機科學的重要基石，它在軟件開發(fā)領域內(nèi)通常被稱作有限狀態(tài)機（Finite State Machine），是一種應用非常廣泛的軟件設計

2022-09-14 10:55:27

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帶有有限狀態(tài)機的機械臂對象收集器

電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《帶有有限狀態(tài)機的機械臂對象收集器.zip》資料免費下載

2022-12-27 10:08:22

基于事件驅(qū)動的有限狀態(tài)機介紹

EFSM(event finite state machine，事件驅(qū)動型有限狀態(tài)機)，是一個基于事件驅(qū)動的有限狀態(tài)機，主要應用于嵌入式設備的軟件系統(tǒng)中。

2023-02-11 10:17:15

1590

FPGA有限狀態(tài)機編寫如何選擇狀態(tài)編碼？

在Verilog HDL中可以用許多種方法來描述有限狀態(tài)機，最常用的方法是用always語句和case語句。

2023-03-23 14:06:11

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FPGA中有限狀態(tài)機的狀態(tài)編碼采用格雷碼還是獨熱碼？

有限狀態(tài)機是由寄存器組和組合邏輯構成的硬件時序電路，其狀態(tài)（即由寄存器組的1和0的組合狀態(tài)所構成的有限個狀態(tài)）只可能在同一時鐘跳變沿的情況下才能從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)向另一個狀態(tài)，究竟轉(zhuǎn)向哪一狀態(tài)還是留在原狀態(tài)不但取決于各個輸入值，還取決于當前所在狀態(tài)。這里是指Mealy型有限狀態(tài)機。

2023-04-07 09:52:46

2778

Verilog狀態(tài)機的類型

有限狀態(tài)機（Finite-State Machine，F(xiàn)SM），簡稱狀態(tài)機，是表示有限個狀態(tài)以及在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移和動作等行為的數(shù)學模型。

2023-06-01 15:23:39

2698

如何在FPGA中實現(xiàn)狀態(tài)機

和序列要求的最佳方法則是使用狀態(tài)機。狀態(tài)機是在數(shù)量有限的狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換的邏輯結構。一個狀態(tài)機在某個特定的時間點只處于一種狀態(tài)。但在一系列觸發(fā)器的觸發(fā)下，將在不同狀態(tài)間進行轉(zhuǎn)換。理論上講，狀態(tài)機可以分為Moore 狀態(tài)機和Mealy 狀態(tài)機

2023-07-18 16:05:01

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LSM6DSOX嵌入式有限狀態(tài)機的使用和配置

電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《LSM6DSOX嵌入式有限狀態(tài)機的使用和配置.pdf》資料免費下載

2023-07-31 10:55:11

一個基于事件驅(qū)動的有限狀態(tài)機

EFSM(event finite state machine，事件驅(qū)動型有限狀態(tài)機)，是一個基于事件驅(qū)動的有限狀態(tài)機，主要應用于嵌入式設備的軟件系統(tǒng)中。 EFSM的設計原則是：簡單！EFSM的使用者只需要關心：

2023-08-30 09:28:51

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三段式,四段式狀態(tài)機設計方法是什么（狀態(tài)機設計注意事項）

有限狀態(tài)機，簡稱狀態(tài)機，通俗的說，就是把全部的情況分成幾個場景，這些場景的工作方式明顯不同。簡單來說就是如下所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

2023-08-31 15:30:49

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狀態(tài)機自動生成工具FSME

好狀態(tài)機中的各種狀態(tài)上，而不是程序本身的運行邏輯。作為一種通用的軟件設計模式，各種軟件系統(tǒng)的狀態(tài)機之間肯定會或多或少地存在著一些共性，因此人們開始嘗試開發(fā)一些工具來自動生成有限狀態(tài)機的框架代碼，而在Linux下就

2023-09-13 16:45:45

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什么是有限狀態(tài)機？有限狀態(tài)機的四要素介紹

如果一個對象（系統(tǒng)或機器），由若干個狀態(tài)構成，在某種條件下觸發(fā)這些狀態(tài)，會發(fā)生狀態(tài)相互轉(zhuǎn)移的事件，那么此對象稱之為狀態(tài)機。

2023-09-17 16:42:34

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BGP有限狀態(tài)機有哪幾種狀態(tài)？

BGP有限狀態(tài)機共有六種狀態(tài)，分別是Idle、Connect、Active、OpenSent、OpenConfirm和Established。

2023-10-07 14:56:55

3312

有限狀態(tài)機分割設計

有限狀態(tài)機分割設計，其實質(zhì)就是一個狀態(tài)機分割成多個狀態(tài)機

2023-10-09 10:47:06

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什么是狀態(tài)機？狀態(tài)機的種類與實現(xiàn)

狀態(tài)機，又稱有限狀態(tài)機(Finite State Machine，F(xiàn)SM)或米利狀態(tài)機(Mealy Machine)，是一種描述系統(tǒng)狀態(tài)變化的模型。在芯片設計中，狀態(tài)機被廣泛應用于各種場景，如CPU指令集、內(nèi)存控制器、總線控制器等。

2023-10-19 10:27:55

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