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基于ARM的LIN主节点控制器的 设计与实现
答辩人：*** 导师： *** 专业： ***
A
1
论文研究的背景及意义
随着电子技术的迅速发展和在汽车上的广泛应用，汽车电子 化程度越来越高，汽车总线技术的发展甚为迅速。本文所要 研究的LIN总线技术是目前使用较多的一种低速汽车总线。 在不需要CAN总线性能、带宽及复杂性的领域，LIN总线标 准得到了广泛的应用。
接收受保护标识
符PID
N
标识符为接 收数据？
Y 接收数据
从机任务检测同步间
隔，并与主节点取得同步 后，接收受保护标识符， 如果标识符为接收数据则 调用LIN接收数据函数接 收数据和校验和，否则继 续检测下一个同步间隔。
接收校验和
A
15
系统与上位机通信流程图：
串口初始化
LIN报文是 否准备好？
接收LIN总线数 据
LIN网络开发和设计过程中，需要针对整个网络进行整体设 计和调试，调试工具尤为重要。现有的硬件调试工具有NI的 LIN卡等，存在着价格较高、必须使用专用软件配合才能调 试等缺点。为了解决上述问题，更好地进行LIN总线的开发 调试，本论文开发了一套基于ARM的LIN主节点控制器系统。
A
2
本设计实现的主要功能有：
程序，设定串口通讯波特率，配置 LIN总线收发器和初始化液晶显示器 。然后执行主机任务即发送LIN报文 头，发起整个LIN总线的通信。LIN N 总线上的节点接收报文头并与主节 点取得同步后，根据标识符调用相 应的LIN发送或接收函数，通过LIN 总线传输相应的报文，并调用上位
机软件和液晶显示程序将数据送至 上位机并显示 。
串口发送数据
结束
串口初始化主要是设定通 信波特率，如果LIN报文已经 准备好，则调用相应的上位机 通信程序接收LIN总线数据并 通过RS232将数据发送至上位 机，通过串口调试工具观察分 析数据。
A
16
液晶显示程序流程图：
开始 初始化 清显示 设定光标位
置
显示数据
MD1602A液晶模块内 部的控制器共有11条控制指 令，它的读写操作、屏幕和 光标的操作都是通过指令编 程来实现的。
软件开发环境 ：软件编辑调试环境是Keil uVision3集成开发环境。硬件仿真/编程器为 Keil公司配套推出的ARM仿真器ULINK 。
A
12
系统整体的程序流程图：
上电开始
系统初始化
发送LIN报文头 （HEADER）
清显示
检测同步间 隔场
标识符是否 为接收数据？
Y 接收数据
系统上电后，执行系统初始化
LM1085和AS1117两个稳压器可以获得3.3V和1.8V电源；二
极管D1起反向保护的作用。
A
6
微控制器MCU模块：微控制器MCU是整个系 统的核心，控制上位机和LIN总线的通信，还 提供液晶显示模块的数据和控制接口。
本设计选择了NXP公司的LPC2103处理器。
MCU外围电路模块包括复位电路、晶振回路 和JTAG调试电路。
送上位机并显示
A
13
LIN主节点主机任务流程图：
开始
总线初始化
报文的逻辑组成
发送同步间隔场
发送同步场 0x55h
主机任务位于主机 节点内部，用SCI串口 发送报文头。即先发送 一个同步间隔场，然后 发送同步场0x55h和一 个标识符场。
发送受保护的标 识符
A
14
LIN主节点从机任务流程图：
开始 检测同步间隔
A
7
LPC2103芯片的复位电路和引脚分配：通过复
位按键S1，可以将硬件和软件复位，P0.0和P0.1用于上位 机通信发送和接收数据，P0.8和P0.9用于LIN收发器通信发 送和接收数据。
A
8
LIN通信模块：使用TJA1020收发器，图中C8为220pf
电容，提高EME和EMI性能。
A
9
上位机通信接口模块：使用RS232串口通信，
程序流程图中，先初
始化液晶显示器，然后调用 清屏程序清显示，接着设定 光标位置进而显示数据。
结束
A
17
谢谢！
A
18
在分析LIN协议和硬件支持的基础上，设计和 开发系统的软件部分。
A
4
系统硬件部分设计
系统总体结构图：
LIN总线
嵌入式硬件平台 节点1
上位机
上位
液晶显示 模块
上
位 机 软
RS232 串口
件
机通 信接 口模
块
微控制器 MCU
LIN通信 模块
Байду номын сангаас
节点2 节点3 节点4
电源 模块
A
5
电源模块：系统需要12V，3.3V，1.8V电源。图中通过
MAX3232为电平转换芯片，J2为九针的公头接口。
A
10
液晶显示模块：采用MD1602A， RS为寄存器选择端口，
RW为读写信号线， E为使能端，D0-D7 为8位数据总线。
A
11
系统软件部分设计
本系统的软件主要包括系统与LIN总线的通信 程序模块、系统与上位机通信的程序模块和 液晶显示程序模块。
实现LIN主节点发送和接收数据。 通过RS232串口实现LIN主节点与上位机之间
的通信。 通信数据可以通过液晶显示器显示出来。
A
3
系统实现的方法
论文首先对LIN总线协议进行研究，包括LIN 总线网络通讯机制、LIN总线报文帧的构成等。
然后，结合设计要求确定系统的总体硬件方 案及各个功能模块，并绘制硬件原理图。
答辩人：*** 导师： *** 专业： ***
A
1
论文研究的背景及意义
随着电子技术的迅速发展和在汽车上的广泛应用，汽车电子 化程度越来越高，汽车总线技术的发展甚为迅速。本文所要 研究的LIN总线技术是目前使用较多的一种低速汽车总线。 在不需要CAN总线性能、带宽及复杂性的领域，LIN总线标 准得到了广泛的应用。
接收受保护标识
符PID
N
标识符为接 收数据？
Y 接收数据
从机任务检测同步间
隔，并与主节点取得同步 后，接收受保护标识符， 如果标识符为接收数据则 调用LIN接收数据函数接 收数据和校验和，否则继 续检测下一个同步间隔。
接收校验和
A
15
系统与上位机通信流程图：
串口初始化
LIN报文是 否准备好？
接收LIN总线数 据
LIN网络开发和设计过程中，需要针对整个网络进行整体设 计和调试，调试工具尤为重要。现有的硬件调试工具有NI的 LIN卡等，存在着价格较高、必须使用专用软件配合才能调 试等缺点。为了解决上述问题，更好地进行LIN总线的开发 调试，本论文开发了一套基于ARM的LIN主节点控制器系统。
A
2
本设计实现的主要功能有：
程序，设定串口通讯波特率，配置 LIN总线收发器和初始化液晶显示器 。然后执行主机任务即发送LIN报文 头，发起整个LIN总线的通信。LIN N 总线上的节点接收报文头并与主节 点取得同步后，根据标识符调用相 应的LIN发送或接收函数，通过LIN 总线传输相应的报文，并调用上位
机软件和液晶显示程序将数据送至 上位机并显示 。
串口发送数据
结束
串口初始化主要是设定通 信波特率，如果LIN报文已经 准备好，则调用相应的上位机 通信程序接收LIN总线数据并 通过RS232将数据发送至上位 机，通过串口调试工具观察分 析数据。
A
16
液晶显示程序流程图：
开始 初始化 清显示 设定光标位
置
显示数据
MD1602A液晶模块内 部的控制器共有11条控制指 令，它的读写操作、屏幕和 光标的操作都是通过指令编 程来实现的。
软件开发环境 ：软件编辑调试环境是Keil uVision3集成开发环境。硬件仿真/编程器为 Keil公司配套推出的ARM仿真器ULINK 。
A
12
系统整体的程序流程图：
上电开始
系统初始化
发送LIN报文头 （HEADER）
清显示
检测同步间 隔场
标识符是否 为接收数据？
Y 接收数据
系统上电后，执行系统初始化
LM1085和AS1117两个稳压器可以获得3.3V和1.8V电源；二
极管D1起反向保护的作用。
A
6
微控制器MCU模块：微控制器MCU是整个系 统的核心，控制上位机和LIN总线的通信，还 提供液晶显示模块的数据和控制接口。
本设计选择了NXP公司的LPC2103处理器。
MCU外围电路模块包括复位电路、晶振回路 和JTAG调试电路。
送上位机并显示
A
13
LIN主节点主机任务流程图：
开始
总线初始化
报文的逻辑组成
发送同步间隔场
发送同步场 0x55h
主机任务位于主机 节点内部，用SCI串口 发送报文头。即先发送 一个同步间隔场，然后 发送同步场0x55h和一 个标识符场。
发送受保护的标 识符
A
14
LIN主节点从机任务流程图：
开始 检测同步间隔
A
7
LPC2103芯片的复位电路和引脚分配：通过复
位按键S1，可以将硬件和软件复位，P0.0和P0.1用于上位 机通信发送和接收数据，P0.8和P0.9用于LIN收发器通信发 送和接收数据。
A
8
LIN通信模块：使用TJA1020收发器，图中C8为220pf
电容，提高EME和EMI性能。
A
9
上位机通信接口模块：使用RS232串口通信，
程序流程图中，先初
始化液晶显示器，然后调用 清屏程序清显示，接着设定 光标位置进而显示数据。
结束
A
17
谢谢！
A
18
在分析LIN协议和硬件支持的基础上，设计和 开发系统的软件部分。
A
4
系统硬件部分设计
系统总体结构图：
LIN总线
嵌入式硬件平台 节点1
上位机
上位
液晶显示 模块
上
位 机 软
RS232 串口
件
机通 信接 口模
块
微控制器 MCU
LIN通信 模块
Байду номын сангаас
节点2 节点3 节点4
电源 模块
A
5
电源模块：系统需要12V，3.3V，1.8V电源。图中通过
MAX3232为电平转换芯片，J2为九针的公头接口。
A
10
液晶显示模块：采用MD1602A， RS为寄存器选择端口，
RW为读写信号线， E为使能端，D0-D7 为8位数据总线。
A
11
系统软件部分设计
本系统的软件主要包括系统与LIN总线的通信 程序模块、系统与上位机通信的程序模块和 液晶显示程序模块。
实现LIN主节点发送和接收数据。 通过RS232串口实现LIN主节点与上位机之间
的通信。 通信数据可以通过液晶显示器显示出来。
A
3
系统实现的方法
论文首先对LIN总线协议进行研究，包括LIN 总线网络通讯机制、LIN总线报文帧的构成等。
然后，结合设计要求确定系统的总体硬件方 案及各个功能模块，并绘制硬件原理图。