LIN总线物理接口器件MC33399的原理及应用
LIN总线高频开关电源系统及在汽车电子控制中的应用
的高频高压开关电源。
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科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
工 业 技 术
5.1 主节点处理芯片 主 节 点 处 理 芯 片 选 用 Motorola公 司 开 发
的适用于汽车的专用芯片MC68HC908GZ16, 该 芯 片 可 靠 性 高 、抗 干 扰 能 力 强 、耗 能 低 、 价 位 低 ,在 汽 车 领 域 得 到 了 广 泛 应 用 。 MC68HC908GZ16内部集成了MSCAN08控 制 模 块 和 ESCI模 块 ,可 以 作 为 连 接 CAN总 线和LIN总线的网关,从而方便了各个电子 单 元 信 息 的 实 时 共 享 。该 芯 片 还 有 定 时 器 和A/D采 样 功 能,所 以 可 以 实 现 对 总 线 状 态进行实时监控。 5.2 从节点处理芯片
5 系统硬件的选择
整个硬件系统是由控制器MC68HC908GZ
16、收 发 器 MC33399组 成 主 机 控 制 单 元 。
MC68HC908QL4、收 发 器 MC33399等 组 成
从 机 控 制 单 元 ,以 及 采 用 TI公 司 的
图2
TMS320F2812型 DSP芯 片 设 计 了 一 种 新 型
小 功 耗 的 目 的 。Tx和 Rx引 脚 分 别 实 现 LIN 总 线 的 收 发 功 能 。由 于 不 采 用 唤 醒 模 式 , Wake引 脚 通 过 电 阻 接 地 。其 中 只 有 主 节 点 的LIN引脚需要通过二极管和电阻拉高,从 节点所需的上拉电阻已经集成在MC33399 中,所以从节点无需外接上拉电阻。
图1所示的全桥式电路中,在变换过程 的 第 一 个 半 周 内 ,开 关 K1和 K4同 时 闭 合 ; 然 后 在 第 二 个 半 周 内 K2和 K3也 同 时 闭 合 上 。任 何 一 个 断 开 的 开 关 端 电 压 均 等 于 源 电压;流过任何一个导通开关的峰值电流 均 等 于 平 均 源 电 流 。因 为 全 桥 式 变 压 隔 离 器开关承受最小的开关电压和最小的电流 强度,开关器件的安全工作区最大。
LIN总线技术原理基础
– 低成本
• LIN是基于SCI/UART( 通用异步收发接口的单总线串行通信)协议； • 目前几乎所有的微控制器芯片上都有SCI/UART接口。
– 低传输速率。小于20kb/s – 采用NRZ编码。
LIN总线融合了I2C和RS232的特性： 像I2C总线那样，LIN总线通过一个 电阻上拉到高电平，而每一个节点 又都可以通过集电极开路驱动器将 总线拉低；像RS232那样通过起始 位和停止位标识出每一个字节，每 一位在时钟上异步传输。
RIGOL TECHNOLOGIES, INC.
汽车LIN总线技术特点
– 单主/多从媒体访问、无需仲裁。
• 在总线拓扑结构的LIN网络中，由主节点控制对传输介质的访问，从节 点只是应答主节点的命令。不需要仲裁和冲突管理机制。
LIN总线的网络节点数不能超过16，否则，节点增加将会减少网络阻 抗，导致环境条件变差。每增加一个节点，就会降低3％的阻抗
• 大量的车身和安全性能方面的应用对车用网络总线的性能要求并不太 高，只需要一种性价比更高的标准车用网络总线，而LIN总线正好可 以满足这一需求。因此，目前LIN总线技术正被越来越广泛的应用到 车身电子中。
RIGOL TECHNOLOGIES, INC.
汽车LIN总线原理与应用
• LIN 起源和发展 – LIN联盟成立于1999年，并发布了LIN 1.0版本。
• 同步间隔（synchronisation break)
– 作用：标识报文的开始，由主节点发送；使得所有的从机 任务和总线时钟信号同步。
– 同步间隔：至少13bit的显性位，之后紧随至少1bit隐性值 的同步界定符。
– 同步界定符的作用： » 用来检测接下来的同步域（Synch Field）的起始位。
lin总线的工作原理
lin总线的工作原理
LIN总线是一种低成本、低速度的串行通信协议，主要用于车辆电子系统中的感知、控制和信息娱乐等模块之间的通信。
LIN总线采用主从架构，其中一个ECU（Electronic Control Unit）作为主节点，其他ECU作为从节点。
主节点通过发送比特帧来控制通信过程，从节点则负责接收并响应主节点的命令。
LIN总线的通信速率较低（一般为20 kbps），这主要是为了降低成本和简化设计。
通信过程中，主节点发送一个帧头，其中包括目标从节点的地址和命令信息。
从节点接收到帧头后，通过比特计时来确定自己是否是目标从节点，并在确定自己是目标从节点后，继续接收帧数据。
为了提高通信的可靠性，LIN总线引入了校验位，用于检测数据传输是否出现错误。
主节点和从节点都会对接收到的数据进行校验，如果发现错误，则抛弃该数据帧并请求重新发送。
此外，LIN总线还支持时间分割多路访问技术（Time Division Multiple Access，简称TDMA），即不同的节点在不同的时间段内进行通信，减少了冲突和干扰。
总之，LIN总线通过主从架构、低速率和校验位等机制，实现了车辆电子系统中各模块之间的简单可靠通信。
Lin线工作原理
Lin线工作原理
Lin线工作原理即是指Lin总线的工作原理，Lin总线是一种
用于车辆电子系统的串行通信协议。
它的设计目标是提供低成本、低速率、低复杂性的通信方式，适用于大多数车辆系统。
Lin总线由一个主节点和多个从节点组成，主节点负责控制整
个通信过程。
主节点发送一帧数据到从节点，从节点在接收到数据后进行处理，并将处理结果发送回主节点。
这个过程是通过基本的字节传输和校验机制来完成的。
Lin总线使用单主单从的通信结构，主节点具有流控功能，从
节点只有在收到主节点的请求后才能发送数据。
通信过程中，主节点负责生成同步字节来维持通信同步，从节点在接收到同步字节后才能开始接收数据。
Lin总线使用了一种称为帧的数据传输单位。
每个帧由同步字节、标识符、数据和校验位组成。
同步字节用于同步数据传输，标识符用于区分不同的数据类型，数据部分存储具体的数据信息，校验位用于验证数据的准确性。
Lin总线的通信速率相对较低，通常为20kbps或者更低。
这是为了满足车辆电子系统对通信带宽的要求，并降低系统的成本。
与高速通信协议相比，Lin总线的功耗更低，适用于车辆电子
系统中的低功耗设备。
总而言之，Lin线工作原理是通过主节点和从节点之间的串行
通信来实现车辆电子系统的数据交换。
它使用简单的数据传输和校验机制，以提供低成本、低速率、低功耗的通信方式。
MC33399中文资料
Description
VSUP pin (Device power supply) Nominal DC Voltage Range Supply Current in Sleep Mode
Supply Current in Sleep Mode and Vsup>14V Supply Current in Normal Mode Supply Current in Normal Mode
• Speed Communication from 1 to 20Kb/s • Nominal Operation from VSUP 8 to 18V DC • Fully Functional up to 27V DC battery voltage. • 40V maximum Voltage during Load Dump • Handle from +40V to -18V DC voltage at LIN pin • Gnd disconnection fail safe at module level • An Unpowered Node does not disturb the network • GND Shift Operation at system level • Two Operation Modes: Normal and Sleep Mode • Very Low Standby Current during Sleep Mode 20uA • Wake-up Capability from LIN bus, MCU command and dedicated high voltage wake up input (interface to external switch) • Interface to MCU with CMOS compatible I/O pins • Control of External Voltage Regulator • LIN bus Threshold Voltage fully Compatible with LIN protocol specification • Bus slew rate control according to LIN protocol specification recommendations (2V/us typ.) • Internal pull up resistor • Handle Automotive Transients per ISO9137 Specification • ESD 4KV on LIN bus Pin • High EMC Immunity
lin总线的工作原理
lin总线的工作原理LIN总线（Local Interconnect Network）是一种低成本、低带宽的串行通信总线，主要用于连接车辆内的电子控制单元（ECU）。
LIN总线的工作原理如下：1. 总线拓扑：通常采用星型拓扑结构，即所有的从设备（ECU）都直接连接到主设备（Master）。
2. 总线通信：通信是基于主设备发送数据帧给从设备，并等待从设备的响应。
总线上只能有一个主设备，但可以有多个从设备。
3. 数据帧结构：LIN总线使用帧概念进行数据传输，每个数据帧包括同步字段、标识符、帧数据和校验字段。
- 同步字段：用于标识数据帧的开始信号。
- 标识符：确定数据帧传输的目标从设备。
- 帧数据：携带有效数据，用于控制从设备的操作。
- 校验字段：用于检测数据传输的正确性。
4. 数据传输：主设备在总线上发送数据帧，并设置一个时间槽用于等待从设备的响应。
每个从设备根据标识符判断是否需要响应，若需要则在时间槽内发送响应帧。
5. 总线速率：LIN总线的标准速率为19.2 kbps，但也支持其他速率，例如9.6 kbps、10 kbps等。
6. 碰撞检测：当多个从设备同时发送响应帧时，可能会发生碰撞。
为了检测碰撞，每个从设备在发送数据前会检测总线上的电平，如果检测到总线上的电平与自身发送的数据不匹配，则判断为发生碰撞。
7. 主从通信：主设备通常负责周期性地向从设备发送命令和接收数据，而从设备则在接收到命令后执行相应操作，并向主设备发送响应。
总之，LIN总线是一种简单、低成本的串行通信总线，主要用于车辆内部各个电子控制单元之间的通信，通过主从设备的发送和接收数据帧来实现控制和监测功能。
LIN总线
LIN总线的认识与分析LIN总线简介LIN（Local Interconnect Network）是低成本的汽车网络，它是现有的汽车复用网络功能上的补充。
为了获得更多的质量提高和降低成本，LIN将是在汽车中使用汽车分级网络的启动因素。
LIN的标准化将减少重复使用现有的低端复用解决方案，而且将减低汽车电子的开发、生产、服务和后勤成本。
LIN标准包括传输协议规范、传输介质规范、开发工具接口规范和软件编程接口规范。
LIN在硬件和软件上保证了网络节点的互操作性，并能预测EMC。
这个规范包包括了3个主要部分：LIN协议规范部分——介绍了LIN的物理层和数据链路层。
LIN配置语言描述部分——介绍了LIN配置文件的格式。
LIN配置文件用于配置整个网络并作为OEM和各种网络节点供应厂商的通用接口，以及作为开发和分析工具的输入。
LIN API部分——介绍了网络和应用程序之间的接口。
这个概念可以实现开发和设计工具之间的无缝连接，并提高了开发的速度，增强了网络的可靠性。
LIN协会创建于1998年末，最初的发起人为为宝马、Volvo、奥迪、VW、戴姆勒-克莱斯勒、摩托罗拉和 VCT等，五家汽车制造商，一家半导体厂商以及一家软件工具制造商。
该协会将主要目的集中在定义一套开放的标准，该标准主要针对车辆中低成本的内部互联网络（LIN, local interconnect networks），这些地方无论是带宽还是复杂性都不必要用到CAN网络。
LIN标准包括了传输协议的定义、传输媒质、开发工具间的接口、以及和软件应用程序间的接口。
LIN提升了系统结构的灵活性，并且无论从硬件还是软件角度而言，都为网络中的节点提供了相互操作性，并可预见获得更好的EMC（电磁兼容）特性。
LIN补充了当前的车辆内部多重网络，并且为实现车内网络的分级提供了条件，这可以有助于车辆获得更好的性能并降低成本。
LIN协议致力于满足分布式系统中快速增长的对软件的复杂性、可实现性、可维护性所提出的要求，它将通过提供一系列高度自动化的工具链来满足这一要求。
lin总线工作原理
lin总线工作原理
LIN总线是一种用于汽车电子控制单元（ECU）之间进行通信的协议。
它基于串行通信方式，用于传输低速信号，并且能够在不需要高带宽或长距离传输的情况下达到可靠的数据传输。
LIN总线的通信由一个主节点和多个从节点组成。
主节点负责控制整个总线的通信过程，而从节点则负责接收和响应主节点发送的消息。
主节点和从节点使用不同的标示符进行通信，从而实现消息的区分。
LIN总线使用一种称为时间分割多路复用（TDM）的方式来实现多节点之间的通信。
在TDM中，总线周期被划分为多个时间槽，每个时间槽对应一个节点的通信时隙。
每个节点只能在自己的通信时隙内发送或接收消息，而在其他节点的通信时隙内则需要保持静默。
在LIN总线中，数据传输使用异步串行通信方式。
每个节点通过发送和接收帧来进行通信。
发送帧由主节点发送，而接收帧则由从节点接收。
每个数据帧由一个标识符、数据和校验位组成。
标识符用于标识消息的发送者和接收者，数据用于传输具体的信息，而校验位用于检测数据传输过程中的错误。
LIN总线还提供了一种错误检测和纠正机制，以确保数据传输的可靠性。
当从节点接收到一个错误的数据帧时，它可以向主节点发送一个错误帧，以通知主节点发送正确的数据。
主节点收到错误帧后，会重新发送正确的数据帧。
总的来说，LIN总线通过TDM方式实现多节点之间的通信，使用异步串行通信方式进行数据传输，并提供错误检测和纠正机制来保证数据传输的可靠性。
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LIN总线物理接口器件MC33399的原理及应用
摘要：MC33399是Frescale公司推出的汽车LIN总线单线物理接口器件。
文中详细介绍了MC33399的主要功能、内部结构以及工作原理，并在此基础上给出了MC33399的典型应用电路。
关键词：MC33399 LIN总线汽车电子
1 概述
LIN（Local Interconnect Network局域互连网络）是一种低成本的总线网络。
其最初的开发目的在于弥补CAN总线的不足，主要用于汽车中某些对通信速率要求不高的场合，LIN总线作为CAN总线的辅助网络或子网络使用可以解决汽车内因导线过多所带来的许多问题。
一个简单的LIN节点除了微控制器外，还需要两个芯片，即LIN接口芯片和5V的电压调节器。
Freescale公司的MC33399芯片是专用于LIN的单线物理接口器件。
该器件的功耗非常低，可控制外部稳压器，安全符合LIN规范，抗干扰能力强，是一种高性能的模拟器件，适用于工作环境比较复杂的汽车。
MC33399的主要特点如下：
·通信速率范围为1～20kb/s；
·额定工作电压：8V～18V，正常电压：7V～27V；
·无功节点不影响总线状态；
·有正常和睡眠两种工作模式，睡眠模式下的静态电流仅20μA；
·LIN总线唤醒、MCU命令唤醒以及接口外部高压开关输入唤醒；
·通过兼容的CMOS I/O脚与MCU进行接口；
·带有外部稳压器控制功能；
·内置上拉电阻；
·LIN引脚的ESD电压可达4kV；
·具有很好的电磁兼容性；
·工作温度范围为-40℃～125℃。
2 引脚功能
MC33399采用SO8型贴片式封装。
图1示出引脚排列，各引脚的功能说明如表1所列。
表1 MC33399的引脚功能
引脚号引脚名功能
1 RX 接收数据输出端
2 EN 使能端
3 Wake 唤醒端，用于将芯片从睡眠中唤醒
4 TX 发送数据输入端
5 GND 电源地
6 LIN LIN总线接口端
7 Vsup 电源
8 INH 外部稳压器控制端
3 内部结构及工作原理
MC33399的内部结构框图如图2所示。
现将其主要工作原理介绍如下：
3．1 主要功能
MC33399的工作模式由使能端EN来控制。
当EN为1时，电路处于正常工作状态，此时由TX引脚到LIN总线以及由LIN总线到RX引脚的两条传输路径均被激活。
当EN为0时，芯片进入睡眠或低功耗模式，此时两条传输路径被禁止。
睡眠模式下，LIN引脚可通过上拉电阻和上位电流源保持在高电平Vsup，并通过Vsup引脚由电源向芯片提供静态电流（典型值为20μA）。
MC33399的LIN引脚用于完成单总线收发功能。
TX引脚则用于控制LIN引脚的输出状态，工作时，这两引脚的状态始终保持一致。
而RX引脚则可用来显示LIN总线的状态，LIN
总线呈现高电平（隐性）时，RX为高；反之，LIN总线为低电平（显性）时，RX为低。
RX 输出为典型的CMOS推挽输出结构。
由于其特定的内部结构，当地漂移或者电源连接失败时，将不会有反向电流从LIN总线进入芯片内部。
MC33399允许Wake引脚输入高压唤醒，同时也可用Wake引脚由高到低或由低到高的两种跳变唤醒，当芯片进入睡眠状态时，芯片将记录下当前Wake引脚的状态。
而当电路检测到Wake端相反状态时，就认为发生了唤醒事件。
此外，芯片还内置有噪声滤波器，它能够抑制总线高频噪声干扰，防止错误唤醒。
3．2 睡眠唤醒
MC33399可用如下三种方式从睡眠模式中唤醒：
（1）LIN总线唤醒
总线上任一节点发送“唤醒帧”，都可使LIN引脚的状态由隐性变为显性，以唤醒芯片。
唤醒时，MC33399处于“等待模式”，INH引脚置高电平以激活外部稳压器。
此后，MCU上电并将EN引脚置高电平，从而使芯片由“等待模式”进入“正常模式”。
（2）内部节点激活唤醒
当本地节点中的MCU发出指令将EN引脚置高电平时，芯片也会进入“正常模式”。
（3）通过Wake引脚唤醒
通过在MC33399芯片外部设置开关，以使Wake引脚输入高压唤醒。
4 典型应用电路
图3是MC33399的典型应用电路，该电路采用Wake引脚输入开关唤醒方式，其中的5V 外部稳压器是可控的。
图中，EN引脚直接与MCM的I/O口相连，用于选择MC33399的工作状态。
通信接收引脚RX和发送引脚TX分别与MCU的串行通信接口（SCI）相应连接，以完成通信功能。
INH引脚直接接到外部稳压器的控制端，当电路正常工作时，INH引脚输出高电平，外部稳压器被激活，正常输出5V电压给MCU供电；而当芯片进入睡眠模式时，INH引脚输出低电平使外部稳压器禁止，MCU掉电。
此外，INH引脚还可通过晶体管连接到MCU的IRQ或者XIRQ引脚产生中断，此时外部稳压器应选用不可控的。
芯片的应用方式与图3类似，只是INH引脚的接法不一致。
由于该电路内部在LIN引脚与Vsup引脚集成了上拉电阻和串联二极管，所以总线从节点不需要外置上拉元件。
但对于主节点，则必须在外部增加1kΩ的上拉电阻器，并且要串联一个二极管以防止电池掉电时MC33399通过总线上电。
通过Wake引脚外接开关可为Wake引脚输入高压，以将MC33399从睡眠模式中唤西。
当Wake引脚的输入电压超过14V时，为防止输入电流过大，必须接入串联电阻器来限制瞬时脉冲电流（阻值一般为33kΩ）。
同时必须注意Wake引脚不得悬空。
若不使用该引脚，必须将其接地以防止错误唤醒。
5 结束语
MC33399电路以其完善的性能被广泛应用于汽车车身控制系统。
与该电路配合使用的外部稳压器可选用8引脚电路LT1121。
实际上，这两种芯片将被Freescale公司新的系统基础芯片（SBC）所代替。