CN115658583A - 一种结合单线双向协议的lin自动寻址系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种结合单线双向协议的LIN自动寻址系统及方法，其中，自动寻址系统包括：主机、从机模块和LIN总线，所述从机模块包括多个从机节点，所述每个从机节点都包括：一个LIN物理层收发器、两个双向端口：PIN0和PIN1、一个LIN协议控制器；所述LIN物理层收发器作为从机节点的接收端和发送端，通过控制信号线TXD和RXD与LIN协议控制器双向通信；本发明当第一个从机节点和第二个从机节点连接断开后，整个系统仍然进行自动寻址，且最后一个从机节点与上一个从机节点链路断开后，最后一个从机节点仍然能够完成地址分配。
Description
技术领域
本发明涉及一种LIN技术领域，具体为一种结合单线双向协议的LIN自动寻址系统及方法。
背景技术
LIN是Local Interconnect Network的缩写，可用于汽车、家电、办公设备等多种领域，是基于UART/SCI(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter/SerialCommunication Interface，通用异步收发器/串行通信接口)的低成本串行通信协议，采用单主机/多从机的模式，LIN总线链路上的从机通过总线自动寻址来确定其的地址，实现每个从机在设计和生产过中不需要事先确定地址，从而降低设计和生产成本；
参考图1，目前的LIN寻址方案是每个从机节点的LIN输入和输出端口之间通过shunt电阻相连，在地址分配序列过程中通过测量shunt电阻上的电流来确定相对位置，从而实现地址寻址；这种技术方案对接地漂移容忍度有一定影响，从而影响可连接从设备节点个数，且这种方案通过shut电阻方式需要额外增加上拉电流源和ADC模块用于测量电流值，增加了额外的成本和设计复杂度；
目前LIN自动寻址技术还存在如下2个问题：当第一个从机节点和第二个从机节点连接断开后，整个系统无法再自动寻址；当最后一个从机节点与上一个从机节点链路上断开后，最后一个从机节点无法完成地址分配；
现有技术已经不能满足现阶段人们的需求，基于现状，急需对现有技术进行改革。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结合单线双向协议的LIN自动寻址系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
一方面，本发明提供如下技术方案一种结合单线双向协议的LIN自动寻址系统，包括：主机、从机模块、LIN总线；
所述从机模块包括多个从机节点，且主机通过LIN总线并联耦接到每个从机节点，所述每个从机节点都包括：LIN物理层收发器、双向端口PIN0、双向端口PIN1、LIN协议控制器，且LIN协议控制器内又设有单线双向协议控制器0和单线双向协议控制器1；
所述LIN物理层收发器作为从机节点的接收端和发送端，通过控制信号线TXD和RXD与LIN协议控制器双向通信；
优选的，双向端口PIN0和PIN1通过控制信号线分别耦接到单线双向协议控制器0和单线双向协议控制器1；
优选的，所述单线双向协议控制器0通过双向端口PIN0用于接收上一个从机节点发送的连接确认请求命令，且所述单线双向协议控制器0通过双向端口PIN0还用于向上一个从机节点发送连接确认响应；
优选的，所述单线双向协议控制器1通过双向端口PIN1用于向下一个从机节点发送连接确认请求命令；所述单线双向协议控制器1通过双向端口PIN1还用于接收到下一个从机节点的连接确认响应；
另一方面，本发明还提供如下另一技术方案一种结合单线双向协议的LIN自动寻址的方法，具体步骤包括：
S1,主机广播自动寻址初始化请求帧；
S2，从机节点向下一个从机节点发送连接确认请求；
S3，下一个从机节点向上一个从机节点发送连接确认响应；
S4，上一个从机节点通过单线双向协议控制器1接收下一个从机节点的连接确认响应；
S5，判断LIN总线链路上的第一个从机节点；
S6,主机发送地址信息；
S7，从机节点在规定时间内向主机发送地址响应帧,下一个从机节点收到被选中信息后，该从机节点接收主机发送的地址信息帧，并把地址设置为自身地址，同时通过单线双向协议控制器1向下一个从机节点发送被选中信息，并通过LIN总线在规定时间T1内向主机发送地址响应帧；
S8，循环重复步骤S7，直到所有从机节点都分配到地址。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明通过设有一个LIN物理层收发器以及从机节点可支持两路单线双向协议控制器通信的LIN协议控制器，实现了LIN的自动寻址；
(2)本发明不需要额外增加上拉电流源和ADC模块，对主机以及PCB电路板设计要求更少成本和设计复杂度更低；
(3)本发明解决了当第一个从机节点和第二个从机节点连接断开后，整个系统无法再自动寻址的问题；
(4)本发明解决了最后一个从机节点与上一个从机节点链路上断开后，最后一个从机节点无法完成地址分配的问题；
附图说明
图1为LIN寻址的现有技术结构示意图；
图2为本发明自动寻址系统的结构示意图；
图3为本发明自动寻址方法的流程示意图；
图4为本发明自动寻址方法的地址自动分配流程示意图；
图5为本发明自动寻址方法的出现第一个从机节点和第二个从机节点(或者是最后一个节点与前一个节点)连接断开或者故障时的自动分配地址流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图2，一方面，本发明提供如下技术方案一种结合单线双向协议的LIN自动寻址系统，包括，主机、从机模块、LIN总线，所述从机模块包括多个从机节点，且主机通过LIN总线并联耦接到每个从机节点，所述每个从机节点都包括：一个LIN物理层收发器，两个双向端口：PIN0和PIN1、一个LIN协议控制器，且LIN协议控制器内又设有两个单线双向协议控制器：单线双向协议控制器0和单线双向协议控制器1；
所述LIN物理层收发器作为从机节点的接收端和发送端，通过控制信号线TXD和RXD与LIN协议控制器双向通信；LIN物理层收发器一方面用于接收主机发送的命令，并通过控制信号线RXD发送到LIN协议控制器，另一方面用于通过控制信号线TXD接收LIN协议控制器返回的数据响应并通过LIN总线发送给主机；
所述双向端口PIN0和PIN1通过控制信号线分别耦接到单线双向协议控制器0和单线双向协议控制器1；所述单线双向协议控制器0通过双向端口PIN0用于接收上一个从机节点发送的连接确认请求命令，且所述单线双向协议控制器0通过双向端口PIN0还用于向上一个从机节点发送连接确认响应；
所述单线双向协议控制器1通过双向端口PIN1用于向下一个从机节点发送连接确认请求命令；所述单线双向协议控制器1通过双向端口PIN1还用于接收到下一个从机节点的连接确认响应；
实施例，对于从机节点1中的单线双向协议控制器0和双向端口PIN0，由于从机节点1为第一个从节点，其前面没有从节点发送请求连接命令，所以从机节点1中的单线双向协议控制器0不需要接收上一个从机节点发送的连接确认请求命令，根据图2可知，LIN总线连接的从机节点1到从机节点n，第一个从机节点不一定是从机节点1，当从机节点1的双向端口PIN1到从机节点2的双向端口PIN0连接断开或出现故障时或者从机节点1无法正常工作时，有可能从机节点2是第一个从机节点，所以第一个从机节点需要作出判断：当一个从机节点的单线双向协议控制器0没有在规定时间通过双向端口PIN0接收到上一个从机节点发送的连接确认请求命令，判断此从机节点为LIN总线链路上第一个从机节点；若在一切都正常工作的条件下，从机节点2以后的从机节点中的单线双向协议控制器0都能够通过双向端口PIN0接收上一个从机节点发送的连接确认请求命令，只有从机节点1中的单线双向协议控制器0没有通过双向端口PIN0接收上一个从机节点发送的连接确认请求命令，所以判断从机节点1为第一个从机节点；
在寻址过程中，从机节点1通过单线双向协议控制器1控制双向端口PIN1向从机节点2发送连接确认请求命令，然后，从机节点2通过单线双向协议控制器0控制双向端口PIN0向从机节点1发送连接确认响应，从机节点1通过单线双向协议控制器1控制双向端口PIN1接收到从机节点2的连接确认响应，然后，从机节点2通过单线双向协议控制器1控制双向端口PIN1向从机节点3发送连接确认请求命令，依次类推，能够实现对所有从机节点链寻址的连接判断。
参考图3，另一方面，本发明还提供如下另一技术方案一种结合单线双向协议的LIN自动寻址的方法，具体步骤包括：
S1,主机广播自动寻址初始化请求帧；
在LIN的自动寻址之前，主机通过LIN总线广播自动寻址初始化请求帧,发送给从机节点；
S2，从机节点向下一个从机节点发送连接确认请求；
从机节点接收到初始化请求帧命令，每一个从机节点通过内部的单线双向协议控制器1向下一个从机节点发送连接确认请求；
S3，下一个从机节点向上一个从机节点发送连接确认响应；
下一个从机节点通过单线双向协议控制器0接收连接确认请求命令，并通过单线双向协议控制器0向上一个从机节点发送连接确认响应；
S4，上一个从机节点通过单线双向协议控制器1接收下一个从机节点的连接确认响应；
S5，判断LIN总线链路上的第一个从机节点；
当一个从机节点在规定时间没有接收到上一个从机节点的连接确认请求时，此从机节点为LIN总线链路上第一个从机节点，同时被选中分配地址；
S6,主机发送地址信息；
参考图4，主机往LIN总线发送第一个地址信息帧，所有从机都会接收到这个地址信息帧，但只有被选中的第一个从机节点接收到主机发送的地址信息帧后，把此地址设置为自身地址；同时通过单线双向协议控制器1向下一个从机节点发送被选中信息，且通过LIN总线向主机发送地址相应帧；
S7，从机节点在规定时间内向主机发送地址响应帧；
被选中的下一个从机节点收到被选中信息后，该从机节点接收主机发送的地址信息帧，并把地址设置为自身地址，同时通过单线双向协议控制器1向下一个从机节点发送被选中信息，并通过LIN总线在规定时间T1内向主机发送地址响应帧；
S8，循环重复步骤S7，直到所有从机节点都分配到地址；
所有从机节点都完成地址分配，此时主机再发新的地址信息帧，若在规定时间T2内没有接收到地址响应帧，则判断自动寻址已经结束。
参考图5，实施例，再寻址过程中，若出现第一个从机节点与第二个从机节点之间或最后一个从机节点与其上一个从机节点之间出现连接断开或者连接故障，例如，从机节点2收到在主机通过LIN总线广播自动寻址初始化请求帧，规定时间内没有接收到来自从机节点1的连接确认请求；此时从机节点2会判断为自身为链路上第一个从机节点，并根据步骤S6、S7和S8，从从机节点2开始的LIN总线链路上的所有节点会依次分配到地址；
若一个从机节点既没有收到上一个从机节点的连接确认请求，也没有接收到下一个从机节点的连接确认响应，则会判断为自身跟下一个从机节点断开，会不停的检测LIN总线上的信息，当主机发送地址信息帧后，在规定时间T1内没有从机节点发送地址响应帧，此地址信息会被这个从机节点接收下来，分配为自身节点地址，同时在T2时间内发送完地址响应帧；其中，T1<T2；当主机再次发新的地址信息帧后，在规定时间T2内没有接收到地址响应帧，会判断自动寻址已经结束。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种结合单线双向协议的LIN自动寻址系统，包括：主机、从机模块和LIN总线，所述从机模块包括多个从机节点，主机通过LIN总线并联耦接到每个从机节点，其特征在于：当第一个从机节点和第二个从机节点连接断开后，整个系统仍然进行自动寻址，且最后一个从机节点与上一个从机节点链路断开后，最后一个从机节点仍然能够完成地址分配；
所述每个从机节点都包括：一个LIN物理层收发器、两个双向端口：PIN0和PIN1、一个LIN协议控制器；
所述LIN协议控制器内又设有两个单线双向协议控制器：单线双向协议控制器0和单线双向协议控制器1；
所述LIN物理层收发器作为从机节点的接收端和发送端，通过控制信号线TXD和RXD与LIN协议控制器双向通信；
所述双向端口PIN0和PIN1通过控制信号线分别耦接到单线双向协议控制器0和单线双向协议控制器1。
2.根据权利要求1所述的结合单线双向协议的LIN自动寻址系统，其特征在于：所述LIN物理层收发器接收到主机发送的命令，并通过控制信号线RXD将所述命令发送到LIN协议控制器；
所述LIN物理层收发器通过控制信号线TXD接收LIN协议控制器返回的数据响应并通过LIN总线发送给主机。
3.根据权利要求1所述的结合单线双向协议的LIN自动寻址系统，其特征在于：所述单线双向协议控制器0通过双向端口PIN0用于接收上一个从机节点发送的连接确认请求命令。
4.根据权利要求1所述的结合单线双向协议的LIN自动寻址系统，其特征在于：所述单线双向协议控制器0通过双向端口PIN0还用于向上一个从机节点发送连接确认响应。
5.根据权利要求1所述的结合单线双向协议的LIN自动寻址系统，其特征在于：所述单线双向协议控制器1通过双向端口PIN1用于向下一个从机节点发送连接确认请求命令。
6.根据权利要求1所述的结合单线双向协议的LIN自动寻址系统，其特征在于：所述单线双向协议控制器1通过双向端口PIN1还用于接收到下一个从机节点的连接确认响应。
7.一种结合单线双向协议的LIN自动寻址方法，其特征在于：具体步骤包括：
S1,主机广播自动寻址初始化请求帧；
在LIN的自动寻址之前，主机通过LIN总线广播自动寻址初始化请求帧,发送给从机节点；
S2，从机节点向下一个从机节点发送连接确认请求；
从机节点接收到初始化请求帧命令，每一个从机节点通过内部的单线双向协议控制器1向下一个从机节点发送连接确认请求；
S3，下一个从机节点向上一个从机节点发送连接确认响应；
下一个从机节点通过单线双向协议控制器0接收连接确认请求命令，并通过单线双向协议控制器0向上一个从机节点发送连接确认响应；
S4，上一个从机节点通过单线双向协议控制器1接收下一个从机节点的连接确认响应；
S5，判断LIN总线链路上的第一个从机节点；
当一个从机节点在规定时间没有接收到上一个从机节点的连接确认请求时，此从机节点为LIN总线链路上第一个从机节点，同时被选中分配地址；
S6,主机发送地址信息；
主机发送第一个地址信息给第一个从机节点，第一个从机节点接收到主机发送的地址信息帧后，把此地址设置为自身地址；同时通过单线双向协议控制器1向下一个从机节点发送被选中信息，且通过LIN总线向主机发送地址相应帧；
S7，从机节点在规定时间内向主机发送地址响应帧；
下一个从机节点收到被选中信息后，该从机节点接收主机发送的地址信息帧，并把地址设置为自身地址，同时通过单线双向协议控制器1向下一个从机节点发送被选中信息，并通过LIN总线在规定时间T1内向主机发送地址响应帧；
S8，循环重复步骤S7，直到所有从机节点都分配到地址。
8.根据权利要求7所述的结合单线双向协议的LIN自动寻址方法，其特征在于：当所有从机节点都完成地址分配，此时主机再发新的地址信息帧，若在规定时间T2内没有接收到地址响应帧，则判断自动寻址已经结束，其中，T1<T2。
9.根据权利要求7所述的结合单线双向协议的LIN自动寻址方法，其特征在于：当一个从机节点没有收到上一个从机节点的连接确认请求，则判断所述从节点与上一个节点断开，或者判断所述从节点为LIN链路上的第一个从节点。
10.根据权利要求7所述的结合单线双向协议的LIN自动寻址方法，其特征在于：当一个从机节点没有接收到下一个从机节点的连接确认响应，则判断所述从节点与下一个节点断开，或者判断所述从节点为LIN链路上的最后一个从节点。
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