第11章LIN总线收发器TJA1020

汽车车身控制器的设计与实现作者：张丽来源：《电子技术与软件工程》2016年第24期舒适性、安全性和多样性已成为汽车行业的发展趋势。

车身控制模块是实现车身功能要求的核心。

文中设计了基于CAN/LIN总线的车身控制总体方案，以CAN总线为主，由LIN总线辅助的控制模式。

并对前车身控制器的硬件进行了设计，在硬件设计的基础上完成了前车身控制器的软件设计。

以期为我国汽车电子技术发展提供参考和借鉴。

【关键词】车身控制 CAN总线 LIN总线在当今社会，汽车作为经济发展和生活之中最重要的交通工具之一。

随着计算机技术和汽车技术的发展，电子控制技术已广泛应用于现代汽车工业，用于提高车辆安全、经济和舒适性等，已成为现代汽车行业的发展趋势和重要标志。

汽车车身的很多部位都得益于电子控制系统，其中包括点火控制、规则诊断、转向、制动、车灯、雨刷器、门锁等。

根据在不同控制系统中汽车电子技术的应用可分为：发动机控制系统、车身控制系统、底盘控制系统、通信和信息/娱乐系统。

为了缩短与国外汽车电子控制技术的差距，不断提高自身的竞争力，开发汽车电子控制系统势在必行。

1 车身控制系统总体方案设计车身控制系统采用分布式控制系统，并采用了CAN/ LIN总线混合网络，如图1所示为系统结构。

以前车身控制系统为核心，协调车身各部分的控制。

在整个系统中，前车身控制器作为高、低CAN和LIN总线的网关，实现不同网络的通信和信号共享。

高速CAN网络把底盘控制系统信号传输到其它有需要的控制部件，并实时显示在仪表板上。

灯控开关信号通过LIN 网络发送到后端的BCM控制后方左、右灯组。

采用两路LIN总线，1路采集组合开关和车灯开关的信号。

2路用于控制防夹车窗、车窗升降等。

前车身控制模块除了负责信号处理和网络管理外，还控制前后灯光组、前车内灯、防夹窗、扬声器、智能雨刷等功能。

后车身控制模块主要是控制车辆后部，如左右灯组、后车灯、汽车门锁、窗加热等功能。

2 前车身控制系统硬件设计前车身控制器采集大量的开关信号，输出控制也多，以及作为CAN网络和LIN网络的网关。

lin收发器分立元件LIN收发器是汽车电子中一种重要的数据通信元件，用于实现车辆内部各个系统之间的信息交互。

在LIN总线应用中，LIN收发器是分立元件的一种，常常被用于汽车电子控制单元（ECU）的设计中。

一、LIN收发器的基本工作原理 LIN收发器是一种半双工的通信元件，能够实现与总线的单向通信。

当ECU需要向总线发送信息时，它会将要发送的数据写入LIN收发器的发送缓存器，并通过发送电路将数据发送给总线；当总线上有其他ECU发送数据时，LIN收发器将接收总线上传过来的数据并存入接收缓存器，以供后续处理。

LIN收发器需要遵循LIN协议的规定，例如利用LIN 帧结构完成数据的发送和接收，同时需实现协议规定的功能，如帧校验和、从节点响应、错误检测等。

二、LIN收发器的特点及优势 1.低成本：与CAN总线相比，使用LIN总线的成本更低，因为LIN总线使用了较便宜的硬件及更简单的通讯协议，且采用单总线结构，这样就能够降低进口费用、设备及维护费用等方面的支出。

2.实时高性能：LIN总线在线速度上相对较慢，只能达到20kbit/s，但是具有实时高性能的特点，响应速度快，能够实现较稳定和准确的数据传输。

3.易于实现：LIN总线对于实现其控制系统而言，编码复杂度较低，体积较小，适于整合优秀的电子控制硬件，并可以实现高效的数据从计算机输出到其他执行器。

同时，相对于CAN总线，LIN总线具有更短的插件时间，因此使用LIN总线的系统可以更快地启动。

三、使用LIN收发器的应用场景 1.汽车网络系统：汽车网络系统是指将车内各个模块之间形成完整网络的汽车电子控制系统。

现代汽车通常需要大量的电子元器件控制，包括引擎控制、空调控制、车载娱乐、车身控制、底盘控制、安全保护等各个方面。

因此，在汽车网络系统中，LIN收发器得到了广泛应用。

2.家用电器：家用电器中的许多设备都具有计算机控制系统，如洗衣机、空调、电视、冰箱等。

对于此类设备，使用LIN收发器实现内部数据传输，可以提高数据传输性能，避免数据丢失或干扰等问题，从而优化设备的工作效率和用户的使用体验。

tja1050工作原理-回复工作原理：TJA1050是一种用于CAN总线通讯的收发器芯片。

它采用了高度集成的CMOS技术，能够实现低功耗、高速率的数据传输。

具体来说，TJA1050的工作原理可以分为以下几个步骤：第一步：电源供给和初始化在使用TJA1050之前，需要为芯片提供电源。

TJA1050的电源需求为5V，电流不超过15mA。

一旦电源接入，芯片会进入初始化状态。

在初始化状态下，芯片会自动调整自身以适应CAN总线的工作条件，并开始进行通讯准备工作。

第二步：发送数据在CAN总线中，每个节点都可以发送和接收数据。

对于发送数据的节点来说，它们需要将待发送的数据通过TJA1050发送出去。

具体过程如下：首先，发送节点将要发送的数据写入芯片内部的发送缓冲器，然后使能发送（TX）引脚，将待发送的数据通过总线发送出去。

第三步：接收数据对于接收数据的节点来说，它们需要通过TJA1050接收来自总线上的数据。

具体过程如下：首先，接收节点监听总线上的通讯，当有新的数据传输时，TJA1050会将数据写入芯片内部的接收缓冲器。

接收节点可以通过读取接收缓冲器中的数据来获取总线上接收到的数据。

第四步：错误检测和处理在CAN总线通讯中，由于环境干扰或其他原因，很可能会出现错误的数据传输。

TJA1050能够实时检测和处理这些错误。

具体来说，TJA1050会检测传输过程中是否发生了错误，并通过错误标志位来指示错误类型。

在发生错误时，可以通过读取错误标志位并采取相应的措施进行错误处理。

第五步：自动重传机制当一个节点发送数据时，其他节点需要接收并确认该数据。

如果发送节点没有收到其他节点的确认信息，它会认为数据没有成功发送，此时会进行自动重传。

TJA1050能够根据重传机制自动进行数据的重发，以确保数据的可靠传输。

总结：TJA1050是一种用于CAN总线通讯的收发器芯片，通过实现低功耗、高速率的数据传输来满足CAN总线通讯的需求。

概述TJA1050是控制器区域网络(CAN)协议控制器和物理总线之间的接口。

该器件为总线提供差分发射能力并为CAN控制器提供差分接收能力。

TJA1050是PCA82C250和PCA82C251之后的第三代Philips高速CAN收发器。

最重要的区别是：•由于CANH和CANL输出信号的最佳匹配，电磁辐射变得更低•改善了节点未通电时的性能•无待机模式。

这使TJA1050非常适合用在部分供电网络中处于节电模式的节点。

特征•完全兼容ISO 11898标准•高速(最大1 MBaud)•电磁辐射(EME)极低•差分接收器具有宽共模范围，实现了高电磁抗扰性(EMI)•未通电的节点不会干扰总线线路•发送数据(TXD)显性超时功能•静默模式中发送器被禁用•在汽车环境中对总线引脚提供抗瞬态保护•输入电平兼容3.3 V和5 V器件•热保护•对电池和接地具有短路保护•至少可连接110个节点。

当今，在自动驾驶的部分产品和原型中，所用的消费类硬件平台大都无法提供量产级别的功能安全和信息安全保障。

多年来，恩智浦和Green Hills为领先的汽车制造商和一级供应商提供功能安全技术，并已用于生产了数百万辆汽车。

此次两家公司将利用双方的经验，致力于合作解决开发SAE 2级、3级及更高级别的自动驾驶技术时遇到的问题。

恩智浦通过其S32产品系列提供安全可靠的自动驾驶功能，其中包括恩智浦针对ADAS的可扩展功能安全产品组合。

S32系列能够满足2级和3级驾驶的性能、安全与短期商业需求，并着眼于未来发布的4级和5级自动驾驶汽车，因而意义重大。

Green Hills则将其INTEGRITY RTOS技术作为安全自动驾驶软件平台的核心。

二十多年来，从飞机控制到医疗机器人，市场中需要强制防故障特性的任务和生命关键型系统纷纷选择INTEGRITY架构，这使其成为嵌入式行业中认证等级最高的RTOS。

INTEGRITY或INTEGRITY-178已经获得独立认证组织针对嵌入式应用的最高安全和保障认证，包括汽车(ISO 26262 ASIL D)、航空电子设备（DO-178 A级）、高稳健性保障（通用标准EAL 6+）、工业(IEC 61508 SIL 3)和铁路(EN 50128 SIL 4)。

在低速电子通信网络中LIN总线协议的应用分析摘要:LIN是一种串行通讯网络,交换数据的形式有多种,LIN总线总是起辅助的作用,在没有CAN总线的地方,使用LIN总线的成本较低,本文基于LIN技术的定义,对在低速电子通信网络中LIN总线协议的应用进行了初步解析。

关键词:LIN 总线协议通信网络LIN总线作为最新的串行通信网络,其结构十分简单,配置方面具有灵活的优势,它使用的串行通信协议,其特征十分明显:可省略总线的仲裁;硬件成本不高,具备普通UART/SCI接口;软件成本低等等;一个LIN网络通常由一个主节点和15个以内的从节点组成,每个节点都具备一个从机任务,从机任务进行接收和传送任务,主节点具有一个主机任务。

针对以上特点,以下研究了在低速电子通信网络中LIN总线协议的应用。

1 关于LIN协议的概述LIN的通讯有许多种交换数据的方式,例如从主节点到一个或者多个从节点,从一个从节点到主节点或者其余的从节点;通讯信号能够不通过主节点而在从节点间进行传播,抑或是主节点通过广播消息的方式到网络中的每一个节点;由主控制器来操作控制报文帧的时序;通常由LIN总线补充CAN总线,为了增强总线性能,会用数字信号来代替模拟的信号量。

1.1 LIN总线网络架构LIN主要由主节点进行总线的访问控制,利用单主或是多从的网络拓扑结构,省去了总线仲裁;一个主节点和多个从节点构成了一个LIN网络,总线至多可挂16个通信节点,通信速率不超过20dbps,而且传输距离不超过40m,这些主要是由总线的物理特性决定的。

LIN总线的主节点包括了主任务和从任务,从节点只包括从任务;主任务负责传输以及传输内容的时间,由从任务做出帧响应,由主任务和从任务来处理。

同步字段完成传送之后,会送出包括了识别位和两个奇偶校验位的识别字段,其中奇偶校验位指示数据和哪个从节点相关,并且明确指示你对这个数据应该做的工作;出送识别字段完成后,或者是收信的从节点发出响应,或者是主节点继续完成数据传送;通过对数据的全部字节的计算所得结果便是检查和,它表示数据帧的结束。

基于LIN总线的智能防夹车窗设计孙能勇;王冬雪;马建辉;庄汝科【摘要】LIN总线具有实时性高、错误率低、成本少等特点,可作为现有汽车网络中CAN总线的辅助.本文介绍电动车窗的工作原理及防夹车窗的软硬件设计,提出一种性价比高的电动车窗防夹方案,并在标志206的电动车窗上进行了试验,效果良好.【期刊名称】《汽车电器》【年(卷),期】2010(000)009【总页数】4页(P10-13)【关键词】LIN总线;防夹车窗;障碍物;MCU【作者】孙能勇;王冬雪;马建辉;庄汝科【作者单位】胜利油田电力管理总公司纯梁供电公司,山东滨州,256504;山东省科学院自动化研究所,山东济南,250014;山东省科学院自动化研究所,山东济南,250014;山东省科学院自动化研究所,山东济南,250014【正文语种】中文【中图分类】U463.85目前绝大部分的汽车都安装了电动车窗，这种车窗如果没有智能防夹功能，驾驶员关闭车窗时如果没有注意乘员的手或物体伸出窗口，就容易造成夹伤事故或玻璃损坏。

为了安全起见，现在很多乘用车都采用了电动防夹车窗，即在现有的普通玻璃升降器上安装额外的传感器。

本文介绍一种在现有车窗电动机的基础上无需传感器就能实现车窗防夹功能的车窗控制模块。

LIN作为CAN的辅助总线而存在，实现车身控制网络的层次化，以更低的成本实现车身控制网络。

LIN总线定位于车身网络模块节点间的低端通信，与CAN相比，由于LIN采用了低成本硬件，从而降低了总线通信的成本。

另外，LIN完全可以满足大多数低端应用对象对传输速率的要求。

所以LIN以较低的成本实现了开关器件间的网络通信，有效支持了汽车应用中分布式机械电子节点的控制。

LIN总线完全可以满足汽车电动车窗控制对总线的要求。

1 电动车窗的工作原理电动车窗主要由车窗电动机、玻璃升降器、控制开关及其控制电路组成。

车窗电动机是一个永磁、两极直流电动机，电动机内部装有减速装置。

电动机内部一般装有电流保护装置，电动机运行受阻时能自动切断电源，从而避免电动机的烧毁。

用SPMC75F2313A实现汽车LIN结点摘要：本应用案例通过使用SPMC75F2313A和通用LIN Bus收发器TJA1020或ATA6661实现LIN低成本的汽车网络的传输关键词：SPMC75F2313A、TJA1020、LIN1.1 引言LIN 是低成本网络中的汽车通讯协议标准，LIN（Local Interconnect Network）是低成本的汽车网络，它是现有多种汽车网络在功能上的补充由于能够提高质量、降低成本，LIN 将是在汽车中使用汽车分级网络的启动因素。

LIN 的标准化将简化多种现存的多点解决方案且将降低在汽车电子领域中的开发生产服务和后勤成本。

LIN 标准包括传输协议规范、传输媒体规范、开发工具接口规范和用于软件编程的接口LIN在硬件和软件上保证了网络节点的互操作性并有可预测EMC的功能。

1.2 芯片简介SPMC75系列MCU是凌阳科技公司设计开发的高性能16位通用MCU，具有很强的抗干扰性能、丰富易用的资源以及优良的结构，特别是增强的定时计数器和PWM输出功能。

SPMC75系列MCU使用凌阳u'nSP内核，u'nSP内核是一种高效的16位CISC内核。

支持乘法、乘法累加、32/16位除法、FIR等高性能运算；支持两种中断模式。

可以方便的产生SPWM波、空间向量PWM（SVPWM）等各种电机驱动波形。

除了拥有高性能的CPU外，SPMC75系列MCU还集成了多种功能模块：多功能I/O口、同步和异步串行口、高性能ADC、普通的定时计数器、多功能的捕获比较模块、BLDC电机驱动专用位置侦测接口、两相增量编码器接口、能产生各种电机驱动波形的PWM发生器等。

同时，SPMC75系列单片机内部集成了32K Words的Flash和2K Words的SRAM。

利用这些硬设支持，SPMC75系列单片机可以完成诸如家用电变频驱动、标准的工业变频驱动器、多环的伺服驱动系统等复杂应用。

可以界面设计：Can总线是一个串行通信网络，可以有效地支持分布式控制和实时控制。

它以其高性能和高可靠性而被广泛应用于自动控制领域。

为了提高系统的驱动能力并增加通信距离，飞利浦82C250通常用作CAN控制器与物理总线（即收发器）之间的接口，以增强总线的差分传输能力。

以及CAN控制器的差分接收能力。

为了进一步提高抗干扰能力，经常在CAN控制器和收发器之间设置光电隔离电路。

典型的CAN总线接口电路原理如图1所示接口电路设计中的关键问题1.1光电隔离电路尽管光电隔离电路可以增强系统的抗干扰能力，但也会增加CAN总线有效环路信号的传输延迟时间，从而导致通信速率或距离的降低。

82C250和其他Can收发器具有瞬时抗干扰能力，可减少射频干扰（RFI）并实现热保护。

限流电路还为总线提供了进一步的保护。

因此，如果场传输距离近并且电磁干扰小，则不使用光电隔离来实现最大的通信速率或距离，并且可以简化接口电路。

如果现场环境需要光电隔离，则应选择高速光电隔离装置以减少CAN总线有效环路信号的传输延迟时间。

例如，传输延迟时间6n137短，典型值仅为48 ns，接近TTL电路的传输延迟时间。

1.2电源隔离光电隔离装置两侧使用的电源的Vdd和VCC必须完全隔离，否则光电隔离将失去应有的功能。

电源的隔离可以通过低功率DC / DC电源隔离模块来实现，例如具有5V双隔离输出的低功率DC / DC模块，其总体尺寸为dip-14标准引脚。

1.3上拉电阻图1中的罐收发器82C250的发送数据输入TXD与光耦合器6n137的输出连接。

注意，TXD还必须连接到上拉电阻R3。

一方面，R3确保6n137中的光敏三极管在导通时可以输出低电平，在截止时可以输出高电平。

另一方面，它也是CAN总线的要求。

具体来说，82C250的TXD端子的状态确定高和低罐电压输入/输出端子上的canh和canl的状态（请参见表1）。

Can总线规定，总线在空闲期间应为隐性，即Can网络中节点的默认状态为隐性，这要求TXD 终端的默认状态82c25o为逻辑1（高电平）。

CAN 收发器 TJA1040与TJA1050对比报告1.简介CAN总线，它是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有较高的位速率，高抗干扰性，而且能够检测出产生的任何错误。

信号传输距离达到10Km时，仍然可提供高达5Kbps的数据传输速率。

由于CAN串行通讯总线具有这些特性，它很自然的在汽车、制造业以及航空工业中受到广泛应用。

与CAN协议相关的芯片主要有两类，一类是：CAN控制器芯片，一类是：CAN收发器芯片，如TJA1040,TJA1050。

CAN控制器用于实现CAN总线的协议底层以及数据链路层，用于生成CAN帧并以二进制码流的方式发送，在此过程中进行位填充、添加CRC校验、应答检测等操作；将接收到的二进制码流进行解析并接收，在此过程中进行收发比对、去位填充、执行CRC校验等操作。

此外还需要进行冲突判断、错误处理等诸多任务。

图1 CAN收发器在CAN总线应用系统中的位置CAN收发器是CAN协议控制器和物理总线（双绞线）之间的接口，用于将二进制码流转换为差分信号发送，将差分信号转换为二进制码流接收，主要实现逻辑电平与“显性”，“隐性”的转换。

它可以为总线提供差动的发送功能，为控制器提供差动的接收功能，是CAN-Bus网络中的必须设备。

常见的CAN控制器芯片与CAN收发器芯片型号参见第5部分。

目前还没有看到把CAN控制器和CAN收发器集成在一起的CAN协议芯片，目前主要是独立的CAN控制器，独立的CAN接收器，集成CAN控制器的微处理器三类。

因为CAN收发器和CAN控制器之间有时需要添加隔离单元。

总结：CAN通信协议主要有CAN控制器完成，CAN控制器主要有实现CAN协议的电路和实现与微处理器接口的电路组成。

CAN收发器在CAN总线应用系统中的位置如下图所示。

图2 CAN收发器的典型应用电路TJA1050 的设计采用了先进的绝缘硅SOI技术进行处理，以及最新的EMC技术，所以TJA1050具有优良的EMC性能。