MM32F5270 UART實現LIN通信

1?

LIN總線簡介

LIN（Local Interconnect Network）總線是基于UART/SCI（通用異步收發器/串行接口）的低成本串行通訊協議，其目標定位于車身網絡模塊節點間的低端通信，主要用于智能傳感器和執行器的串行通信。LIN總線采用單主多從的組網方式，沒有CAN總線那樣的仲裁機制，輔以簡單驅動程序便可實現LIN協議。LIN節點由控制芯片和LIN收發器構成，一般通過芯片搭載的UART模塊來實現，主節點控制傳輸時刻，控制整個網絡的通信，從節點按照主節點的調度進行通信。

2?

LIN報文結構

LIN總線上有“顯性”和“隱性”兩種互補的邏輯電平。顯性電平是邏輯 0，隱性電平是邏輯1，總線上實行“線與”。

一幀LIN報文由幀頭（Header）和應答（Response）兩部分組成。主機任務負責發送幀頭，從機任務接收幀頭并對幀頭所包含信息進行解析，然后決定是發送應答，還是接收應答，還是不作任何反應。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ID段（PID）。應答包括數據段和校驗和段。LIN報文幀整體結構如下圖所示。

同步間隔段

同步間隔段標志一幀的開始，由同步間隔(Break)和間隔符(Break Delimiter)構成。同步間隔段至少有13個顯性位，間隔符至少有一個隱形位。

同步段

同步段固定一個字節，值固定為0x55。

在LIN幀中，除了同步間隔段，后面各段都是通過字節域的格式傳輸的。LIN的字節域就是指標準的UART數據傳輸格式，字節域包括1位起始位（顯性）+8位數據位+1位停止位（隱性）。數據傳輸都是先發送LSB，最后發送 MSB。LIN總線將下降沿作為判斷標志，通過字節0x55（01010101b）進行同步，從機節點上可以采用非高精度時鐘，如果存在偏差，可以通過同步場來調整，使從機節點數據的波特率與主機節點一致。

受保護ID段

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

幀ID標識了幀的類別，從機任務根據幀頭ID作出反應（接收/發送/忽略應答），其中P0與P1效驗如下：

P0 = ID0⊕ID1⊕ID2⊕ID4

P1 = ?(ID1⊕ID3⊕ID4⊕ID5)

其中“⊕”代表“異或”運算，“?”代表“取非”運算。

由公式可以看出，PID 不會出現全 0 或全 1 的情況，如果從機節點收到了“0xFF”或“0x00”，可判斷傳輸錯誤。LIN總線根據幀ID的不同，將報文分為信號攜帶幀、診斷幀、保留幀。

應注意從機應答幀是一個完整的幀，與幀結構中的“應答”不同。

數據段

數據段包含1~8個字節，可以分為兩種數據類型：信號和診斷消息。信號由信號攜帶幀傳遞，診斷消息由診斷幀傳遞。LIN協議規定可傳輸的LIN字節數為2、4、8，并不是1~8內任意一個數字。一般應用方面會統一字節數，通常是每幀傳輸8個字節。

校驗和段

校驗和段是為了對幀傳輸內容進行效驗。效驗分為標準型校驗與增強型校驗。

將校驗對象的各字節作帶進位二進制加法（當結果大于等于256 時就減去255），并將所得最終的和逐位取反，以該結果作為要發送的校驗和。接收方根據校驗和類型，對接收數據作相同的帶進位二進制加法，最終的和不取反，并將該和與接收到的校驗和作加法，如果結果為0xFF，則校驗和無誤。這在一定程度上保證了數據傳輸的正確性。

采用標準型還是增強型是由主機節點管理，發布節點和收聽節點根據幀ID來判斷采用哪種校驗和。

3?

LIN通信實驗

MM32F5270的UART支持LIN協議下收發斷開符號，通過配置UART，根據總線特征編寫LIN驅動程序，實現LIN總線通信。相關代碼參考靈動官網的LibSamples或在此基礎上修改。

3.1 LIN驅動程序

同步間隔段

配置UART支持LIN協議下收發斷開符號：

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

主機發送0x55：

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

受保護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

	

	數據段

	主機發送數據：

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

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


	

	從機發送數據：

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

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


	

	校驗和段

	標準型校驗：

	
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));
}


	

	增強型校驗：

	
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));
}


	

	主機發送幀頭

	
voidLIN_MASTER_SendHeader(uint8_tPID)
{
LIN_MASTER_Break();

LIN_MASTER_SyncByte();

LIN_MASTER_SendData(PID);
}


	

	主機發送報文

	診斷幀ID包括主機請求幀0x3C、從機應答幀0x3D，診斷幀用標準型校驗和，其他幀使用增強型校驗和。

	
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

	

	從機發布數據

	從機解析幀頭信息，將主機發送的PID得到幀ID，根據幀ID選擇校驗類型，發送數據段和校驗和段。

	
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 主機程序

	主機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);
}


	

	主機中斷服務子程序

	
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

	

	主機例程

	主機間隔500ms發布和接收數據，發送幀ID和數據依次累加：

	
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 從機程序

	從機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);
}


	

	從機中斷服務子程序

	
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

	

	從機例程

	從機對幀頭包含信息解析，確定是發送應答，還是接收應答。

	
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 驗證

	通過UART接口連接兩塊MM32F5270 MiniBoard，觀察串口調試助手：

	

	先由主機發布數據，從機接收數據，接著由從機發布數據，主機接收數據，依次循環進行。根據截圖信息，主從機收發數據一致，與程序邏輯相符，兩塊板LIN通信成功。

	






	審核編輯：劉清