搜索
《信息化纵横》2009年第10期37网络与通信NetworkandCommunication随着汽车应用的发展和普及，因长时间驾驶和乘坐汽车给人体带来的腰、背部疲劳和疾病逐渐上升，汽车座椅的舒适和保健性能逐渐受到人们的重视。近年来，在高档豪华轿车中开始采用按摩座椅，能达到调节位姿、推压肌肉、促进血液循环、减轻疲劳和防止乘车疾病的功效。目前该座椅已在一些豪华轿车上应用(例如凯迪拉克、奔驰、凌志、蒙迪欧等)，而且在豪华旅游客车上也逐渐采用，具有很好的发展应用前景。1LIN总线技术SAE(汽车工程师协会)出版了一系列文件用来描述汽车网络的推荐使用规程，并根据数据传输速率正式对汽车网络进行了分类。其中A类网络通信标准的数据传输速率在1kb/s～10kb/s之间。A类网络通信标准繁杂，未能得到有效的统一。但是这一状况随着LIN(LocalInterconnectNetwork)总线的推出而得到解决。LIN是一种面向低端通信的多路复用串行协议，主要应用在速率要求不高的场合，例如车身电控单元的集成、智能执行器和传感器到车身主体网络的连接，以及汽车中的分布式电子系统控制[1]。LIN的单总线方式可大大减少线束，降低车内布线的复杂性，这也是其应用的潜力所在。LIN属低端网络，同CAN相结合可构成汽车车身分层网络结构，其主干网络由CAN来构筑，而用LIN担任局部的通信任务[2]。2系统总体结构设计该座椅按摩系统由终端执行元件（8个充放气气囊）顺序周期性充放气动作实现。8个气囊分别与3个三通阀模块连接，三通阀每一路都由Alfmeier公司专利产品——形状记忆合金阀门制动器实现，阀门开合过程由Atmel公司的基于LIN总线的ATA6602进行控制。系统总体结构图如图1所示[3]。3系统功能设计3.1开关信号的输入和输出本系统主要的开关信号输入是1个四键按键模块，此模块占用ATA6602上的PC0~PC3端口。开发要求为识别此四键模块不同的按键信号，并作出响应。按键识别可采用I/O中断响应或键盘端口扫描式。由于主程序时序响应要求不高，因此可采用端口扫描式，每隔一定时间读取PC端口值，获取响应键盘序号[4]。本系统主要的输出信号是控制三通阀的6路信号(PB0~PB5)和30V电源供电信号，此电源分别作为泵(PD3)基于LIN总线的汽车按摩椅控制系统研究沈 斌，彭 程(同济大学西门子信息技术基金实验室，上海200092)摘 要：LIN总线是一种低成本的串行通信网络，用于实现汽车中的分布式电子系统控制，为现有汽车网络(例如CAN总线)提供辅助功能。详细介绍了LIN总线在座椅按摩系统中的应用，通过数据准确、可靠、实时地进行传输，实现了豪华汽车车椅按摩功能。关键词：LIN总线；汽车按摩椅；控制系统中图分类号：TP393文献标识码：AResearchofcarmassagearmchaircontrolsystembasedonLIN-busSHENBin，PENGCheng(SiemensInformationTechnologyFundingLaboratory，TongJiUniversity,Shanghai200092，China)Abstract：LIN-busisalow-costserialcommunicationnetworkfortherealizationofcontrollingdistributedautomotiveelectronicsystems.Itprovidesauxiliaryfunctionsfortheexistingautomobilenetwork(CANbus).ThispaperdescribeshowtoapplyLin-bustotheseatmassagesystem.Throughaccurate，reliableandreal-timetransmissionofdata,thissystemcanrealizetheluxuryvehicleSeatmassagefunction.Keywords：localinterconnectnetworkbus；carmassagearmchair；controlsystem38《信息化纵横》2009年第10期网络与通信NetworkandCommunication和三通阀(PD4)的电源。系统开发要求按照一定时序对此8路I/O输出进行一定控制，以完成气囊的充放气控制。3.2基于LIN总线的数据传递和接收本系统共有8个气囊，8个气囊分别由1个主机和2个从机控制，主从机之间采用LIN总线进行通信。因此，该座椅按摩系统是1个主机任务模块和2个从机任务模块组成的LIN网络。从通信协议的角度来看，1个LIN网络由1个主机任务模块(MasterTask)和若干个从机任务模块(SlaveTask)组成。主机节点中既有主机任务模块又有从机任务模块；其他节点中只有从机任务模块[5]。4系统硬件电路设计本系统选用Atmel公司的ATA6602作为LIN节点的MCU。ATA6602多芯片模组为汽车舒适性应用(例如车窗升降器、反光镜和座椅调节器)和动力系统常见的制动器装置而设计。ATA6602体积小巧，还适合于传感器节点的应用，例如控制面板、空调、下雨/日晒传感器等。通过多芯片模组的方式，ATA6602将微控制器(8位AVR)和LIN系统基础芯片(LINSBC)集成为1个封装(SiP片内系统)，而无需外部连线。因而ATA6602/ATA6603可以提供最高的集成度，包括微控制器、电压调节器、LIN转发器和看门狗，包含了LIN节点所需的所有基本功能。ATA6602集成了汽车级的ATmega88，内嵌8KBFlash存储器的AVRFlashMCU。系统电路图如图2所示。硬件采用模块化设计，在主机单元硬件框图中，单片机接收数字信号、开关信号，经过ECU进行处理，送给收发器转换成LIN信号到总线上，如图3所示。图3主机控制单元硬件框图从机通过LIN总线把数据经过MCU处理后，再驱动终端，控制车灯的状态。它可以把车灯的状态反馈给控制器，反映执行情况及错误处理，如图4所示。图4从机控制单元硬件框图5系统软件设计LIN节点是通过应用程序主机任务和从机任务来实现LIN网络通信的。主机节点包涵主机任务和从机任务。主机任务流程图如图5所示。图5主机任务流程图从机任务模块主要任务为接收主机通过LIN总线发送的信号并对气囊做出相应的控制，从机任务流程图如图6所示。图1系统结构图图2系统电路图(下转第41页)《信息化纵横》2009年第10期41网络与通信NetworkandCommunication单片机是难以实现网络通信的。为满足系统的通信要求，针对TCP/IP协议的不同层次的特点，选择实现的网络协议有ARP应答协议、IP协议、ICMP协议、PING应答协议、TCP协议和HTTP1.0，结构如图5所示。经过精简后的TCP/IP协议嵌入单片机使其对信息进行TCP/IP协议处理变成可在Internet上传输的IP数据包[6][7]，最终系统采集的实时信息、历史环境信息及报警情况以网页的形式呈现在浏览器上。系统的IP地址可在系统程序中设定或更改。图5TCP/IP协议结构图4系统功能调试经测试，该系统已实现对环境信息(温湿度)的多点采集，可同时监测2个相距2m以上的点。系统有本地和远程网页2种显示方式，本地LCD显示实时数据，远程网页上显示实时数据和历史的近1小时、1天、1月和1年的平均数据及超温报警情况(本地为蜂鸣器)，如图6所示。历史的统计数据长期保存，掉电不会丢失，系统可供10台远程PC机同时访问。本设计在环境信息采集系统的基础上，成功地将精简TCP/IP协议嵌入到MSP430单片机中，使其具备远程监测的功能。数据通过网络传输成本低，传输范围广。系统在单片机剩余端口可设计实现对更多环境信息参数的监测，可扩展性强，应用面广。嵌入式Web服务器能够连接到Internet，可以方便、低廉地将信息传送到世界上的任何一个地方。参考文献[1]TexasInstruments．MSP430x41xmixedsignalmicrocontroller[M]．USA：TexasInstruments，2004．[2]Sensirion．SHT10-digitalhumiditysensor(RH&T)[M]．Switzerland：Sensirion，2005．[3]CirrusLogic．CS8900Aproductdatasheet[M]．USA：CirrusLogic，2004．[4]葛辛欣.基于CS8900A的嵌入式网络接口模块设计[J].北京工商大学学报(自然科学版)，2008,26(3):[5]王怀德，郭文川.嵌入式Web服务器的研究与设计[J].计算机工程与设计，2008,29(10):[6]鲁丽.RTUInternet网络接口技术研究[D].南京：河海大学，2007.[7]季琦，金小辉.嵌入式TCP/IP协议栈的设计与实现[J].电子元器件应用，2008,10(8):(收稿日期：2009-02-17)图6从机任务流程图根据按摩要求制定准确的任务时序，控制程序最后要求实现如图7所示的控制时序。此时序要求具有一定的时间准确性。故可采用系统内部时钟控制时间，误差基本控制在ms级水平。由以上的分析不难得出结论，在工业自动化领域，对于数据的传输速率要求不高的传感器、数字量I/O、显示和执行部件的控制连接固然可以使用CAN，但是这样可能会造成浪费。在这种情况下，LIN的成本廉价，抗干扰性强，使用单线连接的优越性就体现出来了。此外，在家用电器中也可使用LIN总线。例如在洗衣机中，微处理器通过LIN总线的传感器进行水位、水流、水温的测量，通过连在总线上的电动阀进行给水和排水控制。因此，LIN总线技术的应用范围远不是局限于汽车工业，在其他领域同样有着不可忽视的广阔应用前景和现实意义。参考文献[1]Bosch.CANSpecification(Version2.0).[2]MotorolaInc.Localinterconnectnetworkdemonstration[Z].2000.[3]LINConsortium.LINspecificationpackage(Rev1.3)[S].2002.[4]佟为明，孙凡金，赵志衡.LIN总线技术[J].低压电器，2004(2):[5]ATA6602datasheet.(收稿日期：2009-02-17)（上接第38页）图6网页显示数据和报警