基于APM32F003 LIN通信之LIN Slave通信

只看该作者 · 2024-9-23 16:19

本帖最后由糊糊糊锅于 2024-9-24 11:44 编辑

#申请开发板# #申请原创# #技术资源# 一、前言
汽车配件绕不开LIN和CAN通信，本篇文章基于LIN总线的介绍以及代码实现介绍，主控芯片选择APM32F003（堪称业内最便宜车规芯片，已通过AECQ-100认证，大批量应用于倒车雷达、电子后视镜等汽车产品）。

二、LIN总线基础知识讲解
2.1 什么是LIN？
LIN是Local Interconnect Network的缩写，是基于UART/SCI（通用异步收发器/串行通信接口）的低成本串行通用协议，针对汽车分布式电子系统而定义的一种低成本的串行通讯网络，是对控制器区域网络(CAN)等其它汽车多路网络的一种补充，适用于对网络的带宽、性能或容错功能没有过高要求的应用。

2.2 LIN总线拓扑图

LIN的拓扑结构为单线总线，应用了单一主机多从机的概念。总线电平为12v，传输位速率最高位20kbps。由于物理层限制，一个LIN网络最多可以连接16个节点，典型应用一般都在12个节点以下，主机节点有且只有一个，从机节点有1~15个。
主机节点包含主机任务和从机任务，从机节点只含从机任务。
从机任务不能够主动发送数据，需要接收主机发送的帧头（帧的起始部分），根据帧头所包含的信息（这里指帧ID判断）：
（1）发送应答（帧中除帧头外剩下的部分）；
（2）接收应答；
（3）既不接收也不发送应答；

2.3 LIN帧结构

其中值“0”为显性电平（大约0v），       值“1”为隐形电平（大约12v），总线实行”线-与“：当总线上有大于等于一个节点发送显性电平时，总线呈现显性电平。所有节点都发送隐形电平或不发送信息（不发送任何信息时总线默认呈现隐形电平），总线才呈现隐形电平。

①帧头包括同步接隔断、同步段以及PID段，应答包括阔数据段和校验和段。
②同步间隔段是至少13位的显性电平
③同步段为0x55
④受保护ID段的前6位叫作帧ID（Frame ID），加上两个奇偶检验位后称作受保护ID

校验公式如下，其中“⊕”代表“异或”运算， “¬”代表“取非”运算。
P0 = ID0 ⊕ ID1 ⊕ ID2 ⊕ ID4
P1 = ¬ (ID1 ⊕ ID3 ⊕ ID4 ⊕ ID5)
校验和分为标准校验和及增强型校验和
标准型校验和，数据段各字节，适合于诊断帧，与LIN1.x从机节点通信
增强型校验和，数据段各字节及受保护ID，与LIN2.x从机节点通信（诊断帧除外）
采用标准型校验和还是增强型校验和由主机节点管理，发布节点和各收听节点根据帧 ID 来判断采用哪种校验和。
校验方法为将校验对象的各字节作带进位二进制加法(每当结果大于等于 256 时就减去 255)，并将所得最终的和逐位取反，以该结果作为要发送的校验和。接收方根据校验和类型，对接收数据作相同的带进位二进制加法，最终的和不取反，并将该和与接收到的校验和作加法，如果结果为 0xFF，则校验和无误，这在一定程度上保证了数据传输的正确性。
（发送方需要将校验和 逐位取反 发送，接收方 不取反 校验和，接收方并将 不取反的校验和 与 接收到的校验和 相加，看是否为0xFF）

2.4 UART和LIN总线的区别
综上所述，UART与LIN通信存在的差别主要在于以下两点：
1.物理层需要检测到同步间隔段
2.协议层需要进行同步段发送，以及PID、校验和的计算

三、APM32F003支持LIN通信的相关寄存器说明
通过以上说明，对LIN有了大体的认知。通过LIN通信流程/格式，我们大概可以推断出LIN通信需要以下寄存器功能支持，详见用户手册USART LIN模式章节：
（1）使能LIN模式；
（2）使能LIN断开符检测中断/接收数据中断；
（3）配置LIN断开符检测长度；
（4）配置LIN通信波特率；
（5）LIN断开符检测中断/接收数据中断标志位；

四、LIN Slave数据接收状态机

五、代码实战
1.准备工作：APM32F003 demo板一套、LIN收发器模块、LIN总线分析仪
2.硬件连接：
MCU                            LIN收发器模块       LIN总线分析仪
PD5（USART_TX） ----> RX          LIN ----> LIN
PD6（USART_RX） ----> TX          GND----> GND
GND                   ----> GND
3.实验效果
①发送39 01报文点亮LED2，发送39 02报文点亮LED3；
②发送0x3A帧ID报文，MCU通过LIN总线回复对应报文；
③发送除以上两条帧ID的报文不作应答处理。
4.代码解析（完整工程详见附件）
①进行LIN初始化，开启接收和LBD中断，配置通信波特率，以及使能LIN模式和配置LIN断开符检测长度；

②LIN接收中断函数处理

③基于LIN Slave数据接收状态机实现的状态转换代码

④PID、校验和计算函数

基于APM32F003 LIN通信之LIN Slave通信

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