隨著汽車工業的迅猛發展，車身上的電子控制單元也越來越多。傳統的車身線束不僅會增加制造成本，而且會降低系統的可靠性和可維護性。于是，汽車車身總線應運而生。采用車身總線設計不僅可以簡化線路、節約制造成本、提高可靠性，同時也節省了系統的維護成本。車載link" href="http://www.shi-ke.cn/tags/防盜報警" title="防盜報警" target="_blank">防盜報警模塊是車身控制單元（BCM）的一部分，由于其本身對總線通信的實時性和速率要求不高，所以將其接入低速總線LIN上。

　　LIN總線

　　LIN總線主要用于不需要CAN性能、速率和復雜性的低速系統，是一種低成本的串行通信網絡，采用一個主節點及若干從節點的結構，基于通用的UART/SCI的硬件接口，最高速率可以達到20kb/s。

　　LIN總線通過報文幀進行數據傳輸，一個完整的報文幀包括幀頭和信息響應。報文頭包括間隔場、同步場和標志符場。間隔場由至少13個位時的持續顯性電平（0）組成，標志著一次數據通信過程中報文幀的開始。同步場包含時鐘同步信息，其格式是0x55，所有從機節點在正確接收同步字節場后，準確計算出主機節點將要發送數據的波特率，并以此波特率作為下一步要發送或接收數據的波特率設定值，從而實現從機節點與主機節點時鐘的同步。標志符場定義了信息的內容和長度。報文響應由主機節點或從機節點根據標志符場的信息發出，由2、4或8字節長度的數據和1字節的校驗和構成。校驗通過計算數據的全部字節而得到，用于接收方驗證數據的正確性。

　　圖 1完整的LIN信息幀

　　功能描述

　　車載防盜報警模塊是車身控制模塊的一個從節點，主要功能有以下3點：一是與BCM之間保持通信聯系并上報防盜報警模塊的狀態信息；二是接收車身控制模塊的命令并驅動喇叭發出報警聲；三是監測連接防盜報警模塊與BCM之間的電源線、地線和LIN線是否被割斷并發出報警聲。

　　實現方案

　　1 器件選擇

　　本系統的兩個主要器件為LIN收發器和微處理器。由于防盜報警模塊是電池供電的LIN節點，所以在器件選取時需要盡量考慮低功耗的器件。LIN收發器選取TJA1020，它是連接車身控制器與防盜報警模塊之間的物理媒體連接，也是LIN主/從機協議控制器和LIN傳輸媒體之間的接口。協議控制器輸入引腳TXD的發送數據流被LIN收發器轉換為總線信號，而且電平翻轉速率和波形都受到限制，以減少電磁輻射。TJA1020的接收器檢測到LIN總線上的數據流并通過RXD引腳將它傳送到協議控制器。TJA1020具備低功耗管理模式，它在睡眠模式中幾乎不消耗電流并在錯誤模式中減小功率消耗。所以，TJA1020非常適用于防盜報警模塊這種以電池供電的LIN節點。系統采用意法半導體的8位微處理器STM8S105K4作為主控單片機，靠內部128kHz時鐘驅動運行時，靜態功耗可以低至0.6mA。滿足系統對低功耗要求的同時具備LIN控制器與電池電量檢測10位ADC功能。

　　2 信息幀分類與系統狀態定義

　　對車身控制系統與防盜報警模塊之間的通信信息幀做了如下的定義：

　　喚醒命令用于將系統從睡眠狀態喚醒到未設防狀態，睡眠命令用于指令系統進入睡眠狀態。命令信息幀的內容包含設防、解防、報警命令，以及對報警狀態如報警周期、次數等屬性的定義。系統的狀態轉換如圖2所示。

　　圖2 狀態轉換圖

　　隨著汽車工業的迅猛發展，車身上的電子控制單元也越來越多。傳統的車身線束不僅會增加制造成本，而且會降低系統的可靠性和可維護性。于是，汽車車身總線應運而生。采用車身總線設計不僅可以簡化線路、節約制造成本、提高可靠性，同時也節省了系統的維護成本。車載防盜報警模塊是車身控制單元（BCM）的一部分，由于其本身對總線通信的實時性和速率要求不高，所以將其接入低速總線LIN上。

　　LIN總線

　　LIN總線主要用于不需要CAN性能、速率和復雜性的低速系統，是一種低成本的串行通信網絡，采用一個主節點及若干從節點的結構，基于通用的UART/SCI的硬件接口，最高速率可以達到20kb/s。

　　LIN總線通過報文幀進行數據傳輸，一個完整的報文幀包括幀頭和信息響應。報文頭包括間隔場、同步場和標志符場。間隔場由至少13個位時的持續顯性電平（0）組成，標志著一次數據通信過程中報文幀的開始。同步場包含時鐘同步信息，其格式是0x55，所有從機節點在正確接收同步字節場后，準確計算出主機節點將要發送數據的波特率，并以此波特率作為下一步要發送或接收數據的波特率設定值，從而實現從機節點與主機節點時鐘的同步。標志符場定義了信息的內容和長度。報文響應由主機節點或從機節點根據標志符場的信息發出，由2、4或8字節長度的數據和1字節的校驗和構成。校驗通過計算數據的全部字節而得到，用于接收方驗證數據的正確性。

　　圖 1完整的LIN信息幀

　　功能描述

　　車載防盜報警模塊是車身控制模塊的一個從節點，主要功能有以下3點：一是與BCM之間保持通信聯系并上報防盜報警模塊的狀態信息；二是接收車身控制模塊的命令并驅動喇叭發出報警聲；三是監測連接防盜報警模塊與BCM之間的電源線、地線和LIN線是否被割斷并發出報警聲。

　　實現方案

　　1 器件選擇

　　本系統的兩個主要器件為LIN收發器和微處理器。由于防盜報警模塊是電池供電的LIN節點，所以在器件選取時需要盡量考慮低功耗的器件。LIN收發器選取TJA1020，它是連接車身控制器與防盜報警模塊之間的物理媒體連接，也是LIN主/從機協議控制器和LIN傳輸媒體之間的接口。協議控制器輸入引腳TXD的發送數據流被LIN收發器轉換為總線信號，而且電平翻轉速率和波形都受到限制，以減少電磁輻射。TJA1020的接收器檢測到LIN總線上的數據流并通過RXD引腳將它傳送到協議控制器。TJA1020具備低功耗管理模式，它在睡眠模式中幾乎不消耗電流并在錯誤模式中減小功率消耗。所以，TJA1020非常適用于防盜報警模塊這種以電池供電的LIN節點。系統采用意法半導體的8位微處理器STM8S105K4作為主控單片機，靠內部128kHz時鐘驅動運行時，靜態功耗可以低至0.6mA。滿足系統對低功耗要求的同時具備LIN控制器與電池電量檢測10位ADC功能。

　　2 信息幀分類與系統狀態定義

　　對車身控制系統與防盜報警模塊之間的通信信息幀做了如下的定義：

　　喚醒命令用于將系統從睡眠狀態喚醒到未設防狀態，睡眠命令用于指令系統進入睡眠狀態。命令信息幀的內容包含設防、解防、報警命令，以及對報警狀態如報警周期、次數等屬性的定義。系統的狀態轉換如圖2所示。

　　圖2 狀態轉換圖

　　3 基本框圖

　　系統基本框圖如圖3所示，系統與外部的接口有3個，LIN線、電源線和地線。車載蓄電池分別向可充電電池、TJA1020和MCU進行供電，其中可充電電池的作用是在汽車蓄電池電源被剪斷時向系統提供報警所需的電源。

　　圖3 系統基本框圖

　　初始情況，TJA1020處于休眠狀態并通過INH引腳切斷對MCU的供電，此時系統的狀態定義為睡眠狀態。連接汽車蓄電池相當于TJA1020的NWAKE管腳產生電平變化，從而觸發TJA1020的外部中斷喚醒，同時TJA1020的Tx管腳會產生強下拉。當有遠程LIN信息幀喚醒TJA1020時，Tx管腳會產生弱下拉。TJA1020被喚醒后，會通過INH管腳打開對MCU的供電使MCU開始工作，系統進入未設防狀態。

　　在未設防狀態下，MCU通過GPA端口檢測是否存在汽車蓄電池供電信號，如果不存在供電信號，系統在一定時間后通過連接NSLP的GPB管腳令TJA1020進入休眠狀態，TJA1020則會通過INH管腳關閉MCU的電源供給，系統返回睡眠狀態。汽車蓄電池供電存在時，若收到LIN睡眠信息幀，系統也進入睡眠狀態。

　　系統在非睡眠狀態時可以通過接收BCM的LIN命令信息幀在未設防狀態、設防狀態和報警狀態之間進行轉換。系統處于設防狀態和報警狀態時，不會進入睡眠狀態。

　　4 軟件流程

　　系統的軟件主要包括實現單片機與LIN總線通信的程序以及單片機對防盜報警喇叭控制的主程序。為確保通信的實時性，系統采用了高優先級中斷來接收LIN總線上的信號。為了保證系統的實時性，在中斷處理時除了進行一些簡單的判斷和數據接收外，其他部分都在主程序中處理。

　　圖 4主程序流程圖

　　一旦總線上出現有效的顯性電平，控制器立即轉入高優先級中斷處理函數，首先判斷是否為主機節點發送的間隔場，如果是間隔場則接收同步場和標志符場，若不是同步場則退出等待下一次中斷。在接收到正確的標志符后，若標志符要求系統發送信息，系統則發送數據場及校驗和場，發送完成后又開始等待接收下一幀數據。若標志符不是要求本機進行數據發送，則接收隨后的數據場及校驗和場，在主程序中再根據標志符判斷所接收的數據是否對本機有效，有效的就進行相應的處理，無效就丟棄，處理完成后又開始等待接收下一幀數據。