MM32F5270 UART實(shí)現(xiàn)LIN通信

1?

LIN總線簡(jiǎn)介

LIN（Local Interconnect Network）總線是基于UART/SCI（通用異步收發(fā)器/串行接口）的低成本串行通訊協(xié)議，其目標(biāo)定位于車身網(wǎng)絡(luò)模塊節(jié)點(diǎn)間的低端通信，主要用于智能傳感器和執(zhí)行器的串行通信。LIN總線采用單主多從的組網(wǎng)方式，沒(méi)有CAN總線那樣的仲裁機(jī)制，輔以簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)程序便可實(shí)現(xiàn)LIN協(xié)議。LIN節(jié)點(diǎn)由控制芯片和LIN收發(fā)器構(gòu)成，一般通過(guò)芯片搭載的UART模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，主節(jié)點(diǎn)控制傳輸時(shí)刻，控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信，從節(jié)點(diǎn)按照主節(jié)點(diǎn)的調(diào)度進(jìn)行通信。

2?

LIN報(bào)文結(jié)構(gòu)

LIN總線上有“顯性”和“隱性”兩種互補(bǔ)的邏輯電平。顯性電平是邏輯 0，隱性電平是邏輯1，總線上實(shí)行“線與”。

一幀LIN報(bào)文由幀頭（Header）和應(yīng)答（Response）兩部分組成。主機(jī)任務(wù)負(fù)責(zé)發(fā)送幀頭，從機(jī)任務(wù)接收幀頭并對(duì)幀頭所包含信息進(jìn)行解析，然后決定是發(fā)送應(yīng)答，還是接收應(yīng)答，還是不作任何反應(yīng)。幀在總線上的傳輸如下圖所示：

幀頭包括同步間隔段、同步段以及受保護(hù)ID段（PID）。應(yīng)答包括數(shù)據(jù)段和校驗(yàn)和段。LIN報(bào)文幀整體結(jié)構(gòu)如下圖所示。

同步間隔段

同步間隔段標(biāo)志一幀的開始，由同步間隔(Break)和間隔符(Break Delimiter)構(gòu)成。同步間隔段至少有13個(gè)顯性位，間隔符至少有一個(gè)隱形位。

同步段

同步段固定一個(gè)字節(jié)，值固定為0x55。

在LIN幀中，除了同步間隔段，后面各段都是通過(guò)字節(jié)域的格式傳輸?shù)?。LIN的字節(jié)域就是指標(biāo)準(zhǔn)的UART數(shù)據(jù)傳輸格式，字節(jié)域包括1位起始位（顯性）+8位數(shù)據(jù)位+1位停止位（隱性）。數(shù)據(jù)傳輸都是先發(fā)送LSB，最后發(fā)送 MSB。LIN總線將下降沿作為判斷標(biāo)志，通過(guò)字節(jié)0x55（01010101b）進(jìn)行同步，從機(jī)節(jié)點(diǎn)上可以采用非高精度時(shí)鐘，如果存在偏差，可以通過(guò)同步場(chǎng)來(lái)調(diào)整，使從機(jī)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的波特率與主機(jī)節(jié)點(diǎn)一致。

受保護(hù)ID段

受保護(hù)ID段由6位幀ID和2位奇偶校驗(yàn)位組成，幀ID范圍為0x00~0x3F共64個(gè)。

幀ID標(biāo)識(shí)了幀的類別，從機(jī)任務(wù)根據(jù)幀頭ID作出反應(yīng)（接收/發(fā)送/忽略應(yīng)答），其中P0與P1效驗(yàn)如下：

P0 = ID0⊕ID1⊕ID2⊕ID4

P1 = ?(ID1⊕ID3⊕ID4⊕ID5)

其中“⊕”代表“異或”運(yùn)算，“?”代表“取非”運(yùn)算。

由公式可以看出，PID 不會(huì)出現(xiàn)全 0 或全 1 的情況，如果從機(jī)節(jié)點(diǎn)收到了“0xFF”或“0x00”，可判斷傳輸錯(cuò)誤。LIN總線根據(jù)幀ID的不同，將報(bào)文分為信號(hào)攜帶幀、診斷幀、保留幀。

應(yīng)注意從機(jī)應(yīng)答幀是一個(gè)完整的幀，與幀結(jié)構(gòu)中的“應(yīng)答”不同。

數(shù)據(jù)段

數(shù)據(jù)段包含1~8個(gè)字節(jié)，可以分為兩種數(shù)據(jù)類型：信號(hào)和診斷消息。信號(hào)由信號(hào)攜帶幀傳遞，診斷消息由診斷幀傳遞。LIN協(xié)議規(guī)定可傳輸?shù)腖IN字節(jié)數(shù)為2、4、8，并不是1~8內(nèi)任意一個(gè)數(shù)字。一般應(yīng)用方面會(huì)統(tǒng)一字節(jié)數(shù)，通常是每幀傳輸8個(gè)字節(jié)。

校驗(yàn)和段

校驗(yàn)和段是為了對(duì)幀傳輸內(nèi)容進(jìn)行效驗(yàn)。效驗(yàn)分為標(biāo)準(zhǔn)型校驗(yàn)與增強(qiáng)型校驗(yàn)。

將校驗(yàn)對(duì)象的各字節(jié)作帶進(jìn)位二進(jìn)制加法（當(dāng)結(jié)果大于等于256 時(shí)就減去255），并將所得最終的和逐位取反，以該結(jié)果作為要發(fā)送的校驗(yàn)和。接收方根據(jù)校驗(yàn)和類型，對(duì)接收數(shù)據(jù)作相同的帶進(jìn)位二進(jìn)制加法，最終的和不取反，并將該和與接收到的校驗(yàn)和作加法，如果結(jié)果為0xFF，則校驗(yàn)和無(wú)誤。這在一定程度上保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。

采用標(biāo)準(zhǔn)型還是增強(qiáng)型是由主機(jī)節(jié)點(diǎn)管理，發(fā)布節(jié)點(diǎn)和收聽節(jié)點(diǎn)根據(jù)幀ID來(lái)判斷采用哪種校驗(yàn)和。

3?

LIN通信實(shí)驗(yàn)

MM32F5270的UART支持LIN協(xié)議下收發(fā)斷開符號(hào)，通過(guò)配置UART，根據(jù)總線特征編寫LIN驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)LIN總線通信。相關(guān)代碼參考靈動(dòng)官網(wǎng)的LibSamples或在此基礎(chǔ)上修改。

3.1 LIN驅(qū)動(dòng)程序

同步間隔段

配置UART支持LIN協(xié)議下收發(fā)斷開符號(hào)：

voidLIN_MASTER_Break(void)
{
LIN_MASTER_TXBRK_InterruptFlag=0;

UART_LINCmd(UART1,ENABLE);
UART_SendBreak(UART1);

while(0==LIN_MASTER_TXBRK_InterruptFlag)
{
}
}

同步段

主機(jī)發(fā)送0x55：

voidLIN_MASTER_SyncByte(void)
{
LIN_MASTER_SendData(0x55);
}

受保護(hù)ID段

uint8_tLIN_FrameIDToPID(uint8_tFrameID)
{
uint8_ti=0;
uint8_tP0=0,P1=0,PID=0xFF;
uint8_tID_BIT[6]=
{
0,0,0,0,0,0
};

if(FrameID

	

	數(shù)據(jù)段

	主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)：

	
voidLIN_MASTER_SendData(uint8_tData)
{
UART_SendData(UART1,Data);

while(RESET==UART_GetFlagStatus(UART1,UART_FLAG_TXC))
{
}
}


	

	從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)：

	
voidLIN_SLAVE_SendData(uint8_tData)
{
UART_SendData(UART1,Data);

while(RESET==UART_GetFlagStatus(UART1,UART_FLAG_TXC))
{
}
}


	

	校驗(yàn)和段

	標(biāo)準(zhǔn)型校驗(yàn)：

	
uint8_tLIN_ClassicChecksum(uint8_t*Buffer,uint8_tLength)
{
uint8_ti=0;
uint16_tChecksum=0;

for(i=0;i0xFF)
{
Checksum%=0xFF;
}
}

return(~(uint8_t)(Checksum&0x00FF));
}


	

	增強(qiáng)型校驗(yàn)：

	
uint8_tLIN_EnhancedChecksum(uint8_tPID,uint8_t*Buffer,uint8_tLength)
{
uint8_ti=0;
uint16_tChecksum=PID;

for(i=0;i0xFF)
{
Checksum%=0xFF;
}
}

return(~(uint8_t)(Checksum&0x00FF));
}


	

	主機(jī)發(fā)送幀頭

	
voidLIN_MASTER_SendHeader(uint8_tPID)
{
LIN_MASTER_Break();

LIN_MASTER_SyncByte();

LIN_MASTER_SendData(PID);
}


	

	主機(jī)發(fā)送報(bào)文

	診斷幀ID包括主機(jī)請(qǐng)求幀0x3C、從機(jī)應(yīng)答幀0x3D，診斷幀用標(biāo)準(zhǔn)型校驗(yàn)和，其他幀使用增強(qiáng)型校驗(yàn)和。

	
voidLIN_Master_SendFrame(uint8_tFrameID,uint8_t*Buffer,uint8_tLength)
{
uint8_ti=0;
uint8_tChecksum=0;
uint8_tPID=LIN_FrameIDToPID(FrameID);

if((0x3C==FrameID)||(0x3D==FrameID))
{
Checksum=LIN_ClassicChecksum(Buffer,Length);
}
else
{
Checksum=LIN_EnhancedChecksum(PID,Buffer,Length);
}

LIN_MASTER_SendHeader(PID);

for(i=0;i

	

	從機(jī)發(fā)布數(shù)據(jù)

	從機(jī)解析幀頭信息，將主機(jī)發(fā)送的PID得到幀ID，根據(jù)幀ID選擇校驗(yàn)類型，發(fā)送數(shù)據(jù)段和校驗(yàn)和段。

	
voidLIN_SLAVE_Response(uint8_t*Buffer,uint8_tLength)
{
uint8_ti=0;
uint8_tChecksum=0,FrameID=0;

FrameID=LIN_PIDToFrameID(LIN_SLAVE_RxBuffer[1]);
Checksum=0;

if((0x3C==FrameID)||(0x3D==FrameID))
{
Checksum=LIN_ClassicChecksum(Buffer,Length);
}
else
{
Checksum=LIN_EnhancedChecksum(LIN_SLAVE_RxBuffer[1],Buffer,Length);
}

for(i=0;i

	

	3.2 主機(jī)程序

	主機(jī)UART配置

	
voidUART_Configure(uint32_tBaudrate)
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;
NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStruct;
UART_InitTypeDefUART_InitStruct;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_UART1,ENABLE);

UART_StructInit(&UART_InitStruct);
UART_InitStruct.BaudRate=Baudrate;
UART_InitStruct.WordLength=UART_WordLength_8b;
UART_InitStruct.StopBits=UART_StopBits_1;
UART_InitStruct.Parity=UART_Parity_No;
UART_InitStruct.HWFlowControl=UART_HWFlowControl_None;
UART_InitStruct.Mode=UART_Mode_Rx|UART_Mode_Tx;
UART_Init(UART1,&UART_InitStruct);

UART_IDLRConfig(UART1,100);/*LINMasterOnly!!!*/

UART_ITConfig(UART1,UART_IT_RX,ENABLE);
UART_ITConfig(UART1,UART_IT_TXBRK,ENABLE);

RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA,ENABLE);

GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_7);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_7);

GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_High;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=UART1_IRQn;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

UART_Cmd(UART1,ENABLE);
}


	

	主機(jī)中斷服務(wù)子程序

	
voidUART1_IRQHandler(void)
{
uint8_ti=0;

if(SET==UART_GetITStatus(UART1,UART_IT_TXBRK))
{
UART1_RxLength=0;

UART_ClearITPendingBit(UART1,UART_IT_TXBRK);

UART_ITConfig(UART1,UART_IT_RXIDLE,ENABLE);

LIN_MASTER_TXBRK_InterruptFlag=1;
}

if(SET==UART_GetITStatus(UART1,UART_IT_RX))
{
UART1_RxBuffer[UART1_RxLength]=UART1->RDR&0x00FF;

UART1_RxLength=(UART1_RxLength+1)%100;

UART_ClearITPendingBit(UART1,UART_IT_RX);
}

if(SET==UART_GetITStatus(UART1,UART_IT_RXIDLE))
{
for(i=0;i

	

	主機(jī)例程

	主機(jī)間隔500ms發(fā)布和接收數(shù)據(jù)，發(fā)送幀ID和數(shù)據(jù)依次累加：

	
voidUART_LIN_Master_Sample(void)
{
uint8_ti=0;
uint8_tFrameID=0,Mode=0;
uint8_tBuffer[2]={0,0};

printf("
Test%s",__FUNCTION__);

LIN_MASTER_RxLength=0;
LIN_MASTER_RxFinish=0;

for(i=0;i

	

	3.3 從機(jī)程序

	從機(jī)UART配置

	使能UART LIN總線模式、使能UART接收斷開幀中斷、使能接收單字節(jié)中斷。

	
voidUART_Configure(uint32_tBaudrate)
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;
NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStruct;
UART_InitTypeDefUART_InitStruct;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_UART1,ENABLE);

UART_StructInit(&UART_InitStruct);
UART_InitStruct.BaudRate=Baudrate;
UART_InitStruct.WordLength=UART_WordLength_8b;
UART_InitStruct.StopBits=UART_StopBits_1;
UART_InitStruct.Parity=UART_Parity_No;
UART_InitStruct.HWFlowControl=UART_HWFlowControl_None;
UART_InitStruct.Mode=UART_Mode_Rx|UART_Mode_Tx;
UART_Init(UART1,&UART_InitStruct);

UART_LINCmd(UART1,ENABLE);

UART_ITConfig(UART1,UART_IT_RX,ENABLE);
UART_ITConfig(UART1,UART_IT_RXBRK,ENABLE);

RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA,ENABLE);

GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_7);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_7);

GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_High;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=UART1_IRQn;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

UART_Cmd(UART1,ENABLE);
}


	

	從機(jī)中斷服務(wù)子程序

	
voidUART1_IRQHandler(void)
{
uint8_ti=0;

if(SET==UART_GetITStatus(UART1,UART_IT_RXBRK))
{
UART1_RxLength=0;

UART_ClearITPendingBit(UART1,UART_IT_RXBRK);

UART_ITConfig(UART1,UART_IT_RXIDLE,ENABLE);
}

if(SET==UART_GetITStatus(UART1,UART_IT_RX))
{
UART1_RxBuffer[UART1_RxLength]=UART_ReceiveData(UART1);

UART1_RxLength=(UART1_RxLength+1)%100;

UART_ClearITPendingBit(UART1,UART_IT_RX);
}

if(SET==UART_GetITStatus(UART1,UART_IT_RXIDLE))
{
for(i=0;i

	

	從機(jī)例程

	從機(jī)對(duì)幀頭包含信息解析，確定是發(fā)送應(yīng)答，還是接收應(yīng)答。

	
voidUART_LIN_Slave_Sample(void)
{
uint8_ti=0;
uint8_tChecksum=0,FrameID=0;
uint8_tLength=0,Buffer[100];

printf("
Test%s",__FUNCTION__);

Length=0;
LIN_SLAVE_RxLength=0;
LIN_SLAVE_RxFinish=0;

for(i=0;i

	

	3.4 驗(yàn)證

	通過(guò)UART接口連接兩塊MM32F5270 MiniBoard，觀察串口調(diào)試助手：

	

	先由主機(jī)發(fā)布數(shù)據(jù)，從機(jī)接收數(shù)據(jù)，接著由從機(jī)發(fā)布數(shù)據(jù)，主機(jī)接收數(shù)據(jù)，依次循環(huán)進(jìn)行。根據(jù)截圖信息，主從機(jī)收發(fā)數(shù)據(jù)一致，與程序邏輯相符，兩塊板LIN通信成功。

	






	審核編輯：劉清